zusammenfassung

Executive Summary – LV Organic Chemicals
ZUSAMMENFASSUNG
Das vorliegende BVT-Merkblatt (Referenzdokument über die besten verfügbaren Techniken)
für die Herstellung organischer Grundchemikalien (Large Volume Organic Chemicals-LVOC)
beruht auf einem Informationsaustausch nach Artikel 16 Absatz 2 der Richtlinie 96/61/EG des
Rates über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (IVURichtlinie). Die vorliegende Zusammenfassung sollte der Leser im Zusammenhang mit der
allgemeinen Einleitung zu den BVT-Kapiteln und mit den im Vorwort zum BVT-Merkblatt
enthaltenen Erläuterungen der Zielsetzungen, der beabsichtigten Verwendung und des
rechtlichen Rahmens betrachten. In ihr werden die wichtigsten Erkenntnisse, die wesentlichen
Schlussfolgerungen zu den BVT und die damit verbundenen Emissions- und Verbrauchswerte
vorgestellt. Die Zusammenfassung kann als eigenständiges Dokument betrachtet werden, das
jedoch nicht die gesamte Vielschichtigkeit der vollständigen Textfassung des
Referenzdokuments widerspiegelt. So stellt die Zusammenfassung keinen Ersatz für die
vollständige Textversion des Dokuments dar, bei dem es sich um ein Hilfsmittel zur
Bestimmung der BVT handelt.
Anwendungsbereich des Dokuments und Aufbau: Für die Zwecke des BVTInformationsaustauschs wurde die organisch-chemische Industrie in die folgenden Sektoren
unterteilt: „Organische Grundchemikalien“, „Polymere“ und „Organische Feinchemikalien“. Da
der Begriff „Organische Grundchemikalien“ in der IVU-Richtlinie nicht verwendet wird, bietet
sie bei der Begriffsbestimmung keine Hilfe. Die technische Arbeitsgruppe legt diesen Begriff
aber so aus, dass er jene Aktivitäten gemäß Nummer 4.1 Buchstaben a) bis g) des Anhangs I der
Richtlinie umfasst, bei denen der Produktionsausstoß für Europa 100 kt/a überschreitet. In
Europa trifft dies auf etwa 90 organische Chemikalien zu. Wegen der Vielzahl organischer
Grundchemikalien war es nicht möglich, zu jedem dieser LVOC-Prozess einen umfassenden
Meinungsaustausch durchzuführen. Das BVT-Merkblatt enthält daher eine Mischung aus
generischen und detaillierten Informationen zu LVOC-Prozessen:

Allgemeine Informationen: Der Herstellung chemischer Grundchemikalien dienende
Prozesse werden beschrieben, indem sowohl auf häufig angewandte Grundprozesse,
Grundverfahren und die Infrastruktur eingegangen wird (Kapitel 2) als auch kurze
Beschreibungen der wichtigsten LVOC-Prozesse gegeben werden (Kapitel 3). Kapitel 4
befasst sich mit den generellen Quellen und möglichen Zusammensetzungen von LVOCEmissionen, und Kapitel 5 gibt einen Überblick über die verfügbaren
Emissionsvermeidungs- und -verminderungstechniken. Kapitel 6 schließt die Ausführungen
ab, indem es die Techniken benennt, die als Allgemeine BVT für die LVOC-Branche als
Ganzes angesehen werden.
 Detaillierte Informationen: Die LVOC-Industrie wurde in acht Teilsektoren unterteilt (auf
der Basis der funktionellen Chemie), und aus diesen wiederum wurden „Beispiel“-Prozesse
ausgewählt, mit denen gezeigt werden soll, auf welche Weise die BVT angewendet werden.
Die sieben der Veranschaulichung dienenden Prozesse sind dadurch gekennzeichnet, dass sie
eine große industrielle Bedeutung haben, mit wesentlichen Auswirkungen auf die Umwelt
verbunden sind und an mehreren Standorten in Europa eingesetzt werden. Es gibt zwar keine
„Beispiel“-Prozesse für die LVOC-Teilsektoren, die mit Schwefel-, Phosphor- und
metallorganischen Verbindungen zu tun haben, dafür aber für die folgenden anderen
Teilsektoren:
Teilsektor
Kurzkettige Olefine
Aromaten
Sauerstoffhaltige
Verbindungen
Stickstoffhaltige
Verbindungen
Halogenierte
Verbindungen
Als Veranschaulichungsbeispiel dienender Prozess
Kurzkettige Olefine (durch Crackverfahren hergestellt) - Kapitel 7
Benzol / Toluol / Xylol (BTX) Aromaten – Kapitel 8
Ethylenoxid und Ethylenglykol – Kapitel 9
Formaldehyd – Kapitel 10
Acrylnitril – Kapitel 11
Toluylendiisocyanat – Kapitel 13
Ethylendichlorid (EDC) und Vinylchloridmonomer (VCM) – Kapitel 12
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Executive Summary – LV Organic Chemicals
Wertvolle Informationen zu LVOC-Prozessen finden sich auch in anderen BVT-Merkblättern.
Von besonderer Bedeutung sind die „horizontalen BVT-Merkblätter“ (insbesondere die für
Abwasser- und Abgasbehandlungssysteme und -management in der chemischen Industrie, für
die Lagerung und für industrielle Kühlsysteme) und die vertikalen BVT-Merkblätter für
ähnliche Prozesse (insbesondere Großfeuerungsanlagen).
Hintergrundinformationen (Kapitel 1)
Hinter dem Begriff LVOC verbirgt sich eine Vielzahl von Chemikalien und Prozessen. Stark
vereinfachend ließe sich sagen, dass Raffinerieprodukte eingesetzt werden und mit Hilfe einer
komplexen Kombination physikalischer und chemischer Verfahren zu unterschiedlichsten
„Grundchemikalien“ oder „chemischen Massenprodukten“ umgewandelt werden. Dies erfolg
normalerweise in kontinuierlich betriebenen Anlagen erfolgt. LVOC-Produkte werden
gewöhnlich nach ihrer jeweiligen chemischen Spezifikationen und nicht unter einem
Handelsnamen vertrieben, da sie selbst im eigentlichen Sinne nur selten Konsumgüter sind.
LVOC-Produkte werden meistens in großen Mengen als Rohstoffe bei der weiteren Synthese
von hochwertigeren Chemikalien (z. B. Lösemitteln, Kunststoffen, Medikamenten) eingesetzt.
LVOC-Prozessen werden gewöhnlich in großen Produktionsanlagen mit hohem
Integrationsgrad durchgeführt, zu deren Vorteilen neben der Prozessflexibilität die
Energieoptimierung, die Wiederverwendung von Nebenprodukten und die Wirtschaftlichkeit
der Anlagengrößen zählen. Die Produktionszahlen in Europa werden durch relativ wenige, von
großen Unternehmen hergestellte Chemikalien bestimmt. In Europa ist Deutschland der größte
Produzent, daneben gibt es aber auch eine bedeutende LVOC-Industrie in den Niederlanden,
Frankreich, dem Vereinigten Königreich, Italien, Spanien und Belgien.
Die LVOC-Produktion besitzt in Europa eine große wirtschaftliche Bedeutung. 1995 war die
Europäische Union ein Exporteur von Grundchemikalien. Die Hauptabnehmer waren die USA
sowie EFTA-Staaten. Auf dem Markt für Massenchemikalien herrscht ein starker Wettbewerb,
wobei die Produktionskosten eine sehr große Rolle spielen und der Marktanteil häufig nur
global gemessen wird. Die Rentabilität in der europäischen LVOC-Branche weist schon immer
einen sehr zyklischen Verlauf auf. Verstärkend wirken dabei die hohen Investitionskosten und
die langen Vorlaufzeiten bei der Einführung neuer Technologien. Dies führt dazu, dass sich die
Herstellungskosten im Allgemeinen nur geringfügig senken lassen und viele Anlagen relativ alt
sind. Die LVOC-Branche ist auch äußerst energieintensiv, und die Rentabilität ist häufig an die
Ölpreise gebunden.
In den neunziger Jahren war eine stärkere Nachfrage nach Produkten und bei den größeren
Chemieunternehmen der Trend zu verzeichnen, strategische Bündnisse und
Gemeinschaftsunternehmen zu bilden. Dies wiederum führte zu einer Rationalisierung der
Forschung, der Produktion und des Zugangs zu den Märkten sowie zu einer größeren
Rentabilität. Die Beschäftigtenzahlen in der Chemieindustrie fallen weiter und haben sich in
einem Zeitraum von zehn Jahren (1985-1995) um 23 % verringert. 1998 waren in der
chemischen Industrie der EU 1,6 Millionen Personen beschäftigt.
Allgemeine LVOC-Produktionsprozess (Kapitel 2)
Obwohl die bei der Produktion von chemischen Grundchemikalien zum Einsatz kommenden
Prozesse außerordentlich verschiedenartig und kompliziert sind, bestehen sie normalerweise aus
einer Kombination einfacherer Operationen und Anlagen, die auf ähnlichen wissenschaftlichen
und technischen Prinzipien basieren. Kapitel 2 beschreibt, wie die Grundprozesse,
Grundverfahren, Standortinfrastruktur sowie Energieminderungs- und Managementsysteme mit
dem Ziel kombiniert und modifiziert werden, einen Produktionsablauf für das gewünschte
LVOC-Produkt zu bilden. Die meisten LVOC-Prozesse lassen sich mit fünf von einander
unterschiedlichen Schritten beschreiben, und zwar: Anlieferung von Rohstoffen / Aufbereitung,
Synthese,
Produkttrennung / Veredlung,
Produkthandhabung / Lagerung
und
Emissionsminderung.
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Executive Summary – LV Organic Chemicals
Allgemein angewandte Prozesse und Techniken (Kapitel 3)
Da es zu der bei weitem größten Anzahl der LVOC-Produktionsprozesse keinen ausführlichen
Informationsaustausch gab, finden sich in Kapitel 3 überblicksartige Beschreibungen zu 65
wichtigen LVOC-Prozessen. Die Beschreibung beschränkt sich auf eine kurze Darstellung des
Prozesses, der wesentlichen Emissionen und spezieller Techniken für die Vermeidung und
Verminderung der Umweltverschmutzung. Da lediglich ein erster Überblick über den Prozess
gegeben werden soll, sind nicht unbedingt alle Bereiche der Produktion beschrieben, so dass
eventuell noch weitere Informationen erforderlich sind, um eine Entscheidung zu den BVT
treffen zu können.
Allgemeine Emissionen aus LVOC-Prozessen (Kapitel 4)
Die Verbrauchs- und Emissionswerte unterscheiden sich von Prozess zu Prozess und lassen sich
ohne eine gründliche Untersuchung nur schwer definieren und quantifizieren. Derartige
Untersuchungen sind für die „Beispiel“-Prozesse vorgenommen worden, während für die
anderen LVOC-Prozesse Kapitel 4 generelle Hinweise auf mögliche Schadstoffe und deren
Quellen liefert. In der nachfolgenden Aufstellung sind die wichtigsten Ursachen für
Prozessemissionen aufgeführt [InfoMil, 2000 #83]:





In den Rohstoffen enthaltene Schadstoffe können den Prozess ohne Veränderung
durchlaufen und zum Schluss als Abfall anfallen.
Während des Prozesses kann Luft als Oxidationsmittel genutzt werden, wodurch ein Abgas
entsteht, das abgeführt werden muss.
Bei Prozessreaktionen können Wasser / andere Nebenprodukte entstehen, die vom Produkt
getrennt werden müssen.
Dem Prozess können Hilfsstoffe zugeführt werden, die nicht vollständig zurückgewonnen
werden.
Es gibt nicht umgesetzte Einsatzstoffe, die sich nicht wirtschaftlich wiedergewinnen oder
wiederverwenden lassen.
Welcher Art die Emissionen sind und welchen Umfang sie haben, hängt von Faktoren ab wie
dem Alter der Anlage, der Zusammensetzung der Rohstoffe, dem Produktsortiment, der Art der
anfallenden
Zwischenprodukte,
der
Verwendung
von
Hilfsmaterialien,
den
Prozessbedingungen, dem Umfang der Emissionsvermeidung während des Prozesses, der
prozessnachgeschalteten Behandlungstechnologie sowie dem Betriebsszenario (d. h. laufender
Betrieb, unregelmäßiger Betrieb, Notbetrieb). Darüber hinaus muss unbedingt Klarheit zur
tatsächlichen Relevanz bestimmter Faktoren für die Umwelt bestehen. Dazu zählen
beispielsweise: die Definition der Anlagengrenze, der Grad der Prozessintegration, die
Definition der Emissionsbasis, Messverfahren, die Definition des Abfalls sowie der
Anlagenstandort.
Bei der Festlegung der BVT zu berücksichtigende Techniken (Kapitel 5)
Kapitel 5 bietet einen Überblick über allgemeinen Techniken zur Vermeidung und
Verminderung der in LVOC-Prozessen anfallenden Emissionen. Viele dieser Techniken werden
auch in den entsprechenden horizontalen BVT-Merkblättern beschrieben. Der Schutz der
Umwelt wird bei LVOC-Prozessen gewöhnlich dadurch erreicht, dass Techniken für die
Prozessentwicklung, Prozessgestaltung und Konstruktion von Anlagen, prozessintegrierte
Techniken und nachgeschaltete Techniken miteinander kombiniert werden. In Kapitel 5 findet
sich eine Beschreibung dieser Techniken anhand von Managementsystemen und Verfahren zur
Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (für Luft, Wasser und Abfälle).
Managementsysteme. Es wird darauf hingewiesen, dass Managementsysteme bei der
Minimierung der Auswirkungen von LVOC-Prozessen auf die Umwelt eine zentrale Rolle
spielen. Anforderungen des Umweltschutzes werden gewöhnlich dann am wirksamsten erfüllt,
wenn die besten Technologien installiert und auf die effektivste und effizienteste Art und Weise
betrieben werden. Zwar gibt es kein allgemeingültiges Umweltmanagementsystem (EMS), doch
sind solche Systeme immer dann am wirksamsten, wenn sie einen untrennbaren Bestandteil des
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Executive Summary – LV Organic Chemicals
Managements und Betriebs eines LVOC-Prozesses bilden. Angesprochen werden im Rahmen
eines EMS normalerweise die Organisationsstruktur, Verantwortlichkeiten, Praktiken,
Verfahren, Prozesse und Ressourcen für die Entwicklung, Implementierung, Erzielung,
Überprüfung und Überwachung der Umweltpolitik [InfoMil, 2000 #83]:
Vermeidung der Umweltverschmutzung. Bei der integrierten Vermeidung und Verminderung
der Umweltverschmutzung gilt, dass Vermeidungstechniken zum Einsatz kommen sollten,
bevor die Nutzung prozessnachgeschalteter Verminderungstechniken in Betracht gezogen wird.
Viele Techniken zur Vermeidung der Umweltverschmutzung können auch für LVOC-Prozesse
eingesetzt werden. In Abschnitt 5.2 werden solche Techniken anhand von Initiativen zur
Quellenreduzierung (Vermeidung der Entstehung von Abfall durch Änderungen an den
Produkten, Einsatzstoffen, Anlagen und Verfahren), zum Recycling und zur Abfallminimierung
beschrieben.
Verminderung der Luftschadstoffe. Flüchtige organische Verbindungen (VOC) machen den
Hauptanteil der bei LVOC-Prozessen anfallenden Luftschadstoffe aus, aber auch Emissionen
von Verbrennungsgasen, sauren Gasen und Schwebstoffteilchen können eine große Rolle
spielen. Abgasbehandlungsanlagen sind speziell für eine bestimmte Abgaszusammensetzung
ausgelegt und damit eventuell nicht in der Lage, alle Schadstoffe zu behandeln. Besondere
Aufmerksamkeit gilt der Freisetzung toxischer / gefährlicher Bestandteile. In Abschnitt 5.3
finden sich Ausführungen zu Techniken zur Verminderung von Luftschadstoffgruppen.
Flüchtige organische Verbindungen (VOC). Als Quellen für VOC kommen zumeist
Prozessabgase, die Lagerung und der Transport von Flüssigkeiten und Gasen, flüchtige
Emissionen und ungleichmäßig emittierte Abgase in Frage. Die Wirksamkeit und Kosten der
VOC-Vermeidung und -Verminderung hängen von der Art der VOC, deren Konzentration, dem
Volumenstrom, der Quelle und dem angestrebten Emissionswert ab. Die
Umweltschutzmaßnahmen werden zwar überwiegend auf Prozessabgase mit hohen
Volumenströmen und hohen Konzentrationen konzentriert, es gilt aber auch, sich der
kumulativen Auswirkungen flüchtiger Emissionen mit niedriger Konzentration bewusst zu
werden, insbesondere da die Emissionen an den Punktquellen zunehmend gemindert werden.
Sofern möglich, werden aus Prozessabgasen stammende VOC wieder den Prozessen zugeführt.
Dies hängt aber von solchen Faktoren ab wie der Zusammensetzung der VOC, den
Beschränkungen, die hinsichtlich einer Wiederverwendung gelten, und dem VOC-Wert. Die
nächste Alternative besteht darin, den Heizwert der VOC in Form von Brennstoff
zurückzugewinnen. Wenn diese Alternative nicht genutzt wird, müssen unter Umständen andere
Minderungsmaßnahmen ergriffen werden. Es kann auch erforderlich sein, mehrere Techniken
zu kombinieren, um die gewünschten Emissionswerte zu erreichen. Dazu zählen zum Beispiel
das Vorbehandeln (zur Beseitigung von Feuchtigkeit und Feststoffteilchen), das
Aufkonzentrieren eines verdünnten Gasstroms, die Primäreliminierung zur Verminderung hoher
Konzentrationen und schließlich die Endbehandlung. Allgemein lässt sich sagen, dass
Kondensation, Absorption und Adsorption Möglichkeiten bieten, VOC aufzukonzentrieren und
zurückzugewinnen, während die Oxidationstechniken genutzt werden, um VOC zu beseitigen.
VOC aus flüchtigen Emissionen entstehen dadurch, dass Dämpfe aus Anlagenteilen austreten,
weil deren geforderte Dichtheit allmählich nachlässt. Als allgemeine Quellen kommen die
Dichtung von Ventilspindeln / Regelventilspindeln, Flansche / Stutzen, Entlüftungsstutzen,
Sicherheitsventile, Pumpen- / Kompressordichtungen, Mannlöcher bei Anlagenteilen und
Probenahmestellen in Frage. Obwohl die Verlustraten, die sich durch flüchtige Emissionen aus
einzelnen Emissionsquellen ergeben, im Allgemeinen gering sind, enthält eine typische LVOCAnlage so vielen Einrichtungen, dass sich insgesamt erhebliche VOC-Verluste ergeben können.
In vielen Fällen kann durch den Einsatz von Anlagenteilen, die eine bessere Qualität aufweisen,
eine wesentliche Reduzierung flüchtiger Emissionen erreicht werden. Dadurch erhöhen sich
zwar die Investitionskosten für neue Anlagen im Allgemeinen nicht, für bereits bestehende
Anlagen können sie aber doch ins Gewicht fallen, so dass zur Verminderung der Emissionen in
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stärkerem Umfang Lecksuch- und Reparaturprogramme (LDAR) zur Anwendung kommen. Zu
den allgemeinen Faktoren, die für alle Anlagen gelten, zählen:
 Minimierung der Zahl von Ventilen, Regelarmaturen und Flanschen auf eine Weise, die den
Anforderungen an einen sicheren Betrieb und die Wartung der Anlagen gerecht wird.
 Schaffung verbesserter Zugangsmöglichkeiten zu Bauteilen, an denen Undichtigkeiten
auftreten können, um eine wirksamere Wartung zu ermöglichen.
 Verluste durch Undichtigkeiten lassen sich nur schwer bestimmen, und ein
Überwachungsprogramm ist ein guter Ausgangspunkt , um Informationen über Emissionen
und deren Ursachen zu erhalten. Dies kann als Grundlage für einen Maßnahmeplan dienen.
 Die erfolgreiche Minderung von Leckagen hängt in starkem Maße sowohl von technischen
Verbesserungen als auch von Managementaspekten ab, da die Motivation des Personals
einen wichtigen Faktor darstellt.
 Durch Minderungsprogramme können die bis dahin nicht bekämpften Verluste (berechnet
mit Hilfe der durchschnittlichen Emissionsfaktoren der US-Umweltbehörde EPA) um 8095 % verringert werden.
 Besondere Aufmerksamkeit sollte Maßnahmen gewidmet werden, die langfristige
Verbesserungen mit sich bringen.
 Bei den meisten dokumentierten flüchtigen Emissionen handelt es sich um berechnete und
nicht um im Rahmen von Überwachungsmaßnahmen ermittelte Emissionen, und nicht alle
Berechnungsformate sind vergleichbar. Mittlere Emissionsfaktoren sind im Allgemeinen
höher als gemessene Werte.
Feuerungsanlagen (Prozessöfen, Dampfkessel und Gasturbinen) führen zu Kohlendioxid-,
Stickstoffoxid-, Schwefeldioxid- und Staubemissionen. Stickstoffoxidemissionen werden in den
meisten Fällen reduziert, indem Änderungen am Verbrennungsprozess vorgenommen werden,
die zu niedrigeren Temperaturen führen und damit die Bildung von thermischem NOx
vermindern. Zu den verwendeten Techniken zählen NOx-arme Brenner, die
Rauchgasrezirkulation und verminderte Vorheizung. Stickstoffoxide können auch noch
eliminiert werden, nachdem sie sich gebildet haben, indem sie mit Hilfe der selektiven
nicht katalytischen Reduktion (SNCR-Verfahren) oder der selektiven katalytischen Reduktion
(SCR-Verfahren) zu Stickstoff reduziert werden.
Verminderung von Wasserschadstoffen. Zu den Belastungen im Abwasser, die bei den LVOCProzessen anfallen, zählen vor allem Mischungen aus Öl / organischen Verbindungen,
biologisch abbaubare organische Verbindungen, schwer abbaubare organische Verbindungen,
flüchtige organische Verbindungen, Schwermetalle, saure / alkalische Abwässer, Schwebstoffe
und Abwärme. Bei bestehenden Anlagen kann es sein, dass sich die zur Auswahl stehenden
Schadstoffverminderungstechniken auf prozessintegrierte (betriebsinterne) Maßnahmen, die
betriebsinterne Behandlung einzelner Teilströme und die Endbehandlung beschränken. Neue
Anlagen bieten durch die Verwendung alternativer Technologien zur Abwasservermeidung
bessere Möglichkeiten für die Erreichung umweltverträglicher Lösungen.
Die meisten Inhaltsstoffe des in LVOC-Prozessen anfallenden Abwassers sind biologisch
abbaubar und werden häufig in zentralen Abwasserbehandlungsanlagen biologisch behandelt.
Dies erfordert aber, dass zuvor alle Abwasserströme, die Schwermetalle oder toxische oder
nicht biologisch abbaubare organische Verbindungen enthalten, behandelt oder
zurückgewonnen werden, zum Beispiel durch (chemische) Oxidation, Adsorption, Filterung,
Extraktion, (Wasserdampf-) Destillation, Hydrolyse (um die biologische Abbaubarkeit zu
verbessern) oder eine anaerobe Vorbehandlung.
Verminderung von Abfällen. Abfälle hängen zwar in hohem Maße von dem jeweils eingesetzten
Prozess ab. Wenn aber der Prozess, die eingesetzten Werkstoffe, auftretende Korrosions- und
Erosionsmechanismen sowie die Wartungsmaterialien bekannt sind, lassen sich daraus die
wichtigsten Schadstoffe herleiten. Abfall-Audits dienen dazu, Informationen zu Quelle,
Zusammensetzung, Menge und Variabilität aller Abfälle zu beschaffen. Bei der
Abfallvermeidung geht es normalerweise darum, die Entstehung von Abfällen an der Quelle zu
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vermeiden, die Menge der anfallenden Abfälle zu verringern und den erzeugten Abfall zu
recyceln. Welche Behandlungstechniken eingesetzt werden, hängt in starkem Maße von dem
Prozess und der Art der anfallenden Abfälle ab. Mit der Ermittlung der geeigneten Technik
werden häufig Fachbetriebe beauftragt. Da in Katalysatoren häufig wertvolle Metalle enthalten
sind, ist ihre Regenerierung üblich. Am Ende der Nutzungsdauer werden die Metalle
zurückgewonnen und die inerten Trägersubstanzen auf Mülldeponien entsorgt. Reinigungsmittel
(z. B.
Aktivkohle,
Molekularsiebe,
Filtermaterialien,
Trocknungsmittel
und
Ionenaustauschharze) werden möglichst regeneriert, eine Entsorgung auf Deponien und durch
Verbrennung (unter geeigneten Bedingungen) ist aber ebenfalls möglich. Die schweren
organischen Rückstände aus Destillationskolonnen und Behälterschlämme. können als
Einsatzgut für andere Prozesse oder als Brennstoff (zur Nutzung des Brennwertes) verwendet
werden, oder sie können in einer Abfallverbrennungsanlage verbrannt werden (unter geeigneten
Bedingungen). Verbrauchte Hilfsstoffe(z. B. organische Lösemittel), die nicht zurückgewonnen
werden oder sich nicht als Brennstoff eignen, werden normalerweise in einer
Abfallverbrennungsanlage verbrannt (unter geeigneten Bedingungen).
Wärmeemissionen können mit Hilfe von Techniken auf der „Hardwareseite“ vermindert werden
(z. B. Kraft-Wärme-Kopplung, Prozessanpassungen, Wärmeaustausch, Wärmeisolierung). Es
werden Managementsysteme (z. B. Zuordnung von Energiekosten zu Prozessanlagen,
innerbetriebliches Berichtswesen zur Energienutzung/Energieeffizienz, externes Benchmarking,
Energie-Audits) eingesetzt, um die Bereiche zu ermitteln, in denen technischen Möglichkeiten
optimal eingesetzt werden kann.
Zu den Verfahren, die der Verringerung von Erschütterungen dienen, zählen die Verwendung
von vibrationsarmen Anlagen, die schwingungsisolierte Aufstellung, die Trennung der
Vibrationsquellen von der Umgebung und die Berücksichtigung in der Nähe vorhandener
potenzieller Rezeptoren bereits in der Entwurfsphase.
Lärm kann durch Einrichtungen wie zum Beispiel Kompressoren, Pumpen, Gasfackeln und
Dampfauslassöffnungen verursacht werden. Zu den eingesetzten Techniken zählen die
Lärmvermeidung
durch
geeignete
Konstruktionen,
Schallabsorber,
Schallschutzkabinen / Einhausung von Lärmquellen, lärmmindernde Anordnung von Gebäuden
und die Berücksichtigung in der Nähe vorhandener potenzieller Rezeptoren bereits in der
Entwurfsphase.
Zur Auswahl der geeignetsten Emissionsvermeidungs- und -verminderungstechniken für
LVOC-Prozesse steht eine Reihe von Bewertungsinstrumenten zur Verfügung. Hierzu gehören
Risikoanalyse- und -ausbreitungsmodelle, Kettenanalyseverfahren, Planungsinstrumente,
Wirtschaftlichkeitsanalyseverfahren und Umweltbewertungsverfahren.
Allgemeine BVT (Kapitel 6)
Die Bestandteile der allgemeinen BVT werden anhand von Managementsystemen, der
Vermeidung / Verminderung der Umweltverschmutzung, Verminderung von Luftschadstoffen,
Verminderung von Wasserschadstoffen und Verminderung von Abfällen / Rückständen
beschrieben. Die allgemeinen BVT gelten für die LVOC-Branche als Ganzes, unabhängig vom
jeweiligen Prozess oder Produkt. Die BVT für einen bestimmten LVOC-Prozess ergeben sich,
indem die drei BVT-Ebenen in der folgenden Reihenfolge berücksichtigt werden:
1. BVT für „Beispiel“-Prozesse (sofern vorhanden)
2. Allgemeine BVT für organische Grundchemikalien (LVOC)
3. alle in Frage kommenden horizontalen BVT (besonders die BVT Abwasser- und
Abgasbehandlung und -management, Lagerung und Handhabung, industrielle Kühlsysteme
und Monitoring).
Managementsysteme: Effektive und effiziente Managementsysteme spielen für die Erzielung
umweltgerechter Prozesse eine sehr große Rolle. Die BVT für Umweltmanagementsysteme
stellt eine geeignete Kombination oder Auswahl unter anderem der folgenden Techniken dar:
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Executive Summary – LV Organic Chemicals






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



Umweltstrategie und Verpflichtung zur Verfolgung dieser Strategie
Organisatorische Strukturen, die gewährleisten, dass Umweltfragen in die
Entscheidungsfindung eingehen
Schriftliche Verfahren oder Praktiken für sämtliche umweltrelevanten Aspekte der
Konstruktion, des Betriebs, der Wartung, Inbetriebnahme und Stillegung einer Anlage
Interne Auditsysteme zur Überprüfung der Umsetzung der Umweltpolitiken und zur
Prüfung der Einhaltung der Verfahren, Normen und rechtlichen Anforderungen
Buchführungspraktiken, bei denen die Rohstoff- und Abfallkosten vollständig erfasst
werden
Langfristige finanzielle und technische Planung für Umweltinvestitionen
Regelsysteme (Hardware / Software) für den Hauptprozess und Anlagen für die
Verminderung der Umweltverschmutzung zur Gewährleistung eines stabilen Betriebs, einer
hohen Ausbeute und eines umweltgerechten Betriebs unter allen Betriebsbedingungen
Systeme zur Gewährleistung des Umweltbewusstseins der Betreiber und zu ihrer Schulung
zu Fragen des Umweltschutzes
Inspektions- und Wartungsstrategien zur Prozessoptimierung
Genau festgelegte Verfahren für die Reaktion auf ungewöhnliche Vorkommnisse
Fortlaufende Anstrengungen zur Abfallminimierung.
Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung: Bei der Auswahl der BVT für
LVOC-Prozesse sind für alle Medien Techniken in der folgenden Rangfolge in Betracht zu
ziehen:
a) Vermeidung der Entstehung aller Abfallströme (gasförmig, wässrig und fest) durch eine
entsprechende Prozessentwicklung und -planung, insbesondere durch Reaktionsschritte
hoher Selektivität und Einsatz geeigneter Katalysatoren
b) Verminderung der Abfallströme an der Quelle durch prozessintegrierte Änderungen bei den
Rohstoffen, Anlagen und Betriebsverfahren
c) Recycling
von
Abfallströmen
durch
direkte
Wiederverwendung
oder
Weiterverwertung / Wiederverwendung
d) Rückgewinnung von in den Abfallströmen vorhandenen wertvollen Ressourcen
e) Behandlung und Entsorgung der Abfallströme mit Hilfe von prozessnachgelagerten
Techniken.
Die BVT für die Planung neuer LVOC-Prozesse und für umfangreichere Abänderungen an
bestehenden Prozessen stellt eine geeignete Kombination oder Auswahl aus den folgenden
Techniken dar:





Durchführung von chemischen Reaktionen und Trennungsprozessen im kontinuierlichen
Betrieb in geschlossenen Anlagen
Nutzung der kontinuierlich aus den Prozessbehältern anfallenden Abfallströme in der
folgenden Rangfolge: Wiederverwendung, Rückgewinnung, Verbrennung in Anlagen zur
Verminderung der Luftverschmutzung und Verbrennung in allgemeinen Feuerungsanlagen
Verringerung des Energieverbrauchs und Maximierung der Energierückgewinnung
Einsatz von Stoffen mit niedrigem oder niedrigerem Dampfdruck
Berücksichtigung der Grundsätze der „Grünen Chemie“.
Die BVT für die Vermeidung und Verminderung flüchtiger Emissionen stellen eine geeignete
Kombination oder Auswahl unter anderem der folgenden Techniken dar:


Ein Lecksuch- und Reparaturprogramm (LDAR), bei dem das Hauptaugenmerk auf
Leckstellen von Rohrleitungen und Anlagen liegt, bei denen sich bei gleichem Aufwand die
größten Emissionsverminderungen erzielen lassen
Stufenweise Reparatur von undichten Rohrleitungen und Anlagen, wobei kleinere
Reparaturen an Stellen, an denen die Leckverluste einen bestimmten unteren Grenzwert
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Executive Summary – LV Organic Chemicals



übersteigen, sofort durchgeführt werden (sofern dies nicht unmöglich ist), und rechtzeitig
eine umfangreichere Reparatur vorgenommen wird, sobald ein bestimmter höherer
Grenzwert überschritten wird. Der genaue Leckverlustgrenzwert, bei dem Reparaturen
vorgenommen werden, hängt von der jeweils in der Anlage vorliegenden Situation und von
der Art der durchzuführenden Reparatur ab.
Ersatz bestehender Anlagen durch Anlagen mit besseren Leistungsparametern im Falle
größerer Undichtigkeiten, die sich nicht auf andere Weise vermindern lassen
Installation neuer Anlagen, die so konstruiert sind, dass in Bezug auf flüchtige Emissionen
strengste Anforderungen eingehalten werden
Die nachstehend aufgeführten oder andere gleichermaßen effiziente hochwertigen
Ausrüstungen :
- Ventile: Mit Doppeldichtungen ausgestattete Ventile mit niedrigen Leckverlusten.
Balgabdichtungen für Bereiche mit hohem Gefahrenpotential
- Pumpen: Doppeldichtungen mit Flüssigkeits- oder Gassperre, oder dichtungslose
Pumpen
- Kompressoren und Vakuumpumpen: Doppeldichtungen mit Flüssigkeits- oder
Gassperre, oder dichtungslose Pumpen oder mit Einzeldichtungen ausgestattete
Einheiten mit äquivalenten Emissionswerten
- Flansche: Minimierung der Anzahl, Einsatz wirksamer Dichtungen
- Entlüftungsstutzen: Anbringung von Blindflanschen, Kappen oder Stopfen an nur
selten genutzten Armaturen; Einsatz geschlossener Kreisläufe für die Spülung an
Flüssigkeitsprobenahmestellen, und Optimierung des Probenahmevolumens/der
Probenahmehäufigkeit bei Probenahmesystemen / Analysegeräten; Vermindung der
Länge von Probenahmeleitungen oder Verwendung von Ummantelungen.
- Sicherheitsventile: Installation einer Berstscheibe vor dem Ventil (sofern dadurch die
Sicherheit nicht beeinträchtigt wird).
Die BVT für die Lagerung, Umschlag und den Transport stellen zusätzlich zu den Techniken
des BVT-Merkblatts Lagerung eine geeignete Kombination oder Auswahl unter anderem der
folgenden Techniken dar:
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
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Schwimmdach mit Sekundärdichtungen (nicht für gefährliche Stoffe), Festdachtanks mit
innerer Schwimmdecke und Randabdichtungen (für Flüssigkeiten mit hohem Dampfdruck),
Festdachtanks mit Inertgasfüllung, Lagerung unter Druck (bei sehr gefährlichen oder
geruchsintensiven Stoffen)
Gaspendelung bei verbundenen Lagerbehältern und mobilen Behältern
Minimierung der Lagerungstemperatur
Einsatz von Instrumenten und Verfahren zur Überfüllsicherung
Einsatz undurchlässiger Auffangbehälter, deren Fassungsvermögen 110 % des
Fassungsvermögens des größten Tanks beträgt
Rückgewinnung von in Abgasen enthaltenen VOC (durch Kondensation, Absorption oder
Adsorption) bevorzugt vor Rezyklierung oder vor dem Vernichten durch Verbrennung in
einer Energierückgewinnungsanlage, einer Abfallverbrennungsanlage oder durch Abfackeln
Kontinuierliche Überwachung des Flüssigkeitsniveaus und der Änderungen des
Flüssigkeitsniveaus
Tankbefüllungsrohre, die unter den Flüssigkeitsspiegel reichen
Unterbodenbefüllung, um das Verspritzen des Einfüllguts zu vermeiden
Anbringung von Sensoren an Befüllungsarmen, um übermäßige Bewegungen festzustellen
Selbstdichtende Schlauchverbindungen / Schlauchkupplung mit Abreißsicherung
Einsatz von Sperren und Verriegelungssystemen, um zu verhindern, dass Fahrzeuge
unbeabsichtigt bewegen oder weggefahren werden.
Die BVT für die Vermeidung und Verminderung der Emission von Wasserschadstoffen stellt
eine geeignete Kombination oder Auswahl aus den folgenden Techniken dar:
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Executive Summary – LV Organic Chemicals
A. Bestimmung aller entstehenden Abwasserströme und Charakterisierung ihrer
Zusammensetzung,, Menge und Veränderungen
B. Verringerung des Wassereinsatzes beim Prozess
C. Minimierung der Prozesswasserverschmutzung durch Rohstoffe, Produkt oder Abfälle
D. Maximierung der Wiederverwendung des Abwassers
E. Maximierung der Rückgewinnung / Rückhaltung derjenigen Stoffe aus den Mutterlaugen,
die sich nicht für eine Wiederverwendung eignen.
Die BVT für die Energieeffizienz stellt eine geeignete Kombination oder Auswahl aus den
folgenden Techniken dar: Optimierung der sparsamen Energieverwendung; Einrichtung von
Bilanzierungssystemen; häufige Durchführung von Energie-Audits; Optimierung der
Wärmeintegration; Verringerung der Fälle, in denen Kühlsysteme notwendig sind, und Einsatz
von Wärmekopplungssystemen in den Fällen, in denen dies wirtschaftlich und technisch
machbar ist.
Die BVT für die Vermeidung und Verringerung von Lärm und Erschütterungen stellt eine
geeignete Kombination oder Auswahl aus den folgenden Techniken dar:



Verwendung von Konstruktionen, bei denen die Lärm- / Vibrationsquellen von den
Empfängern getrennt sind
Einsatz von geräusch- / vibrationsarmen Anlagen; Einsatz schwingungsisolierter
Aufstellungen; Verwendung von Schallabsorbern oder Einhausung der Schallquellen
Durchführung von Lärm- und Vibrationsuntersuchungen in regelmäßigen Abständen.
Verminderung von des Ausstoßes von Luftschadstoffen: Bei der Auswahl der BVT müssen
Parameter berücksichtigt werden wie die Art der Schadstoffe und Rohgaskonzentrationen, der
Gasvolumenstrom,
das
Vorhandensein
von
Verunreinigungen,
die
zulässige
Abgaskonzentration, Sicherheit, Investitions- und Betriebskosten, das Anlagenlayout und die
Verfügbarkeit von Betriebsmitteln. Bei hohen Rohgaskonzentrationen oder Techniken mit
geringerer Minderungsleistung kann eine Kombination von Techniken erforderlich sein. Die
allgemeinen BVT für Luftschadstoffe stellt eine geeignete Kombination oder Auswahl aus den
in Tabelle A (für VOC) und Tabelle B (für andere verfahrenstechnische Luftschadstoffe)
angegebenen Techniken dar.
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Executive Summary – LV Organic Chemicals
Technik
BVT-Werte (1)
Selektives
90 - 99,9 % Rückgewinnung
MembranVOC < 20 mg/m³
trennverfahren
Kondensation: 50 - 98 %
Kondensation
Rückgewinnung + zusätzliche
Bekämpfungsmaßnahmen.
Adsorption (2)
Kryokondensation: (2)
95 – 99,95 % Rückgewinnung
95 – 99,99 % Rückgewinnung
Wäscher (2)
95 – 99,9 % Minderung
Thermische
Verbrennung
95 – 99,9 % Minderung
VOC (2) < 1 - 20 mg/m³
Katalytische
Oxidation
95 - 99 % Minderung
VOC < 1 - 20 mg/m³
Bemerkungen
Richtwerte für den Anwendungsbereich: 1 - 10g VOC/m3
Die Wirksamkeit kann zum Beispiel durch korrosive Produkte,
staubhaltiges Gas oder dem Taupunkt nahes Gas beeinträchtigt werden.
Richtwerte für den Anwendungsbereich: Volumenstrom 100 - 100000
m3/h, 50 - 100g VOC/m3.
Bei Kryokondensation: Volumenstrom 10 – 1000 m3/h, 200 – 1000 g
VOC/m3, 20 mbar-6 bar
Richtwerte
für
den
Anwendungsbereich
für
regenerative
Adsorption: Volumenstrom 100 - 100000 m3/h, 0,01 - 10g VOC/m3,
1 – 20 atm.
Nichtregenerative Adsorption: Volumenstrom 10 - 1000 m3/h, 0,01 –
1,2g VOC/m3
Richtwerte für den Anwendungsbereich: Volumenstrom 10 –
50000 m3/h,
0,3 - 5g VOC/m3
Richtwerte für den Anwendungsbereich: Volumenstrom 1000 –
100000m3/h,
0,2 - 10g VOC/m3.
Der Bereich von 1 - 20 mg/m³ basiert auf Emissionsgrenzwerten und
Messwerten. Der mit regenerativen oder rekuperativen thermischen
Verbrennungsanlagen erzielbare Minderungsgrad kann zwar unter 95 –
99 % liegen, kann aber < 20 mg/Nm³ erreichen.
Richtwerte für den Anwendungsbereich: Volumenstrom 10 –
100000 m3/h,
0,05 – 3 g VOC/m3
Hochfackel > 99 %
Bodenfackel > 99,5 %
Sofern kein Wert angegeben ist, beziehen sich die Konzentrationen auf die Halbstunden- / Tagesmittelwerte für die
Referenzbedingungen eines trockenen Abgases bei 0 °C, 101,3 kPa und einem Sauerstoffgehalt von 3 Vol%
(Sauerstoffgehalt 11 Vol% im Falle der katalytischen / thermischen Oxidation).
Bei der Technik spielen medienübergreifende Aspekte eine Rolle, die zu berücksichtigen sind.
Fackel
1.
2.
Tabelle A: BVT-Werte für die Rückgewinnung / Verminderung von VOC
x
Executive Summary – LV Organic Chemicals
Schadstoff
Staub
Technik
Zyklon
BVT-Werte (1)
Bis zu 95 % Minderung
Elektrostatischer
Abscheider
5 – 15 mg/Nm³
99 – 99,9 % Minderung
Gewebefilter
Zweistufiges
Staubfilter
Keramikfilter
Absolutfilter
< 5 mg/Nm³
~ 1 mg/Nm³
HEAF-Filter
Tröpfchen und Aerosole bis zu 99 %
Minderung
Staub und Aerosole bis zu 99 %
Minderung
95 - 99 % Minderung von Gerüchen
und einigen VOC
90 – 97 % Minderung
SO2 < 50 mg/Nm³
HCl (2) < 10 mg/Nm³
HBr (2) < 5 mg/Nm³
Nebelfilter
Geruch
Schwefeldioxid und
Sauergase
Stickstoffoxide
Dioxine
Quecksilber
Ammoniak
und Amine
Schwefelwasserstoff
1.
2.
Adsorptionsbiofilter
Nasskalkwäsche
Wäscher
Injektion eines
quasitrockenen
Sorptionsmittels
SNCR
SCR
Primärmaßnahmen
+ Adsorption
3-Bettkatalysator
Adsorption
Wäscher
Bemerkungen
Stark abhängig von der Teilchengröße.
Normalerweise nur eine BVT in Kombination
mit einer anderen Technik (z. B.
elektrostatischer Abscheider, Gewebefilter).
Basiert auf der Nutzung der Technik in
verschiedenen anderen Branchen. Die
Wirksamkeit hängt in starkem Maße von den
Eigenschaften der Teilchen ab.
< 1 mg/Nm³
< 0,1 mg/Nm³
Richtwerte für den Anwendungsbereich: 10000
- 200000 ou/Nm3
Richtwerte für den Anwendungsbereich für SO2
< 1000 mg/m³ im Rohgas.
Konzentrationen basieren auf maximal
zulässigen Werten in Österreich.
SO2 < 100 mg/Nm³
HCl < 10 - 20 mg/Nm³
HF < 1 - 5 mg/Nm³
50 – 80 % NOx Minderung
85 to 95 % Minderung
NOx <50 mg/m³. Ammoniak
<5 mg/m³
< 0,1 ng TEQ/Nm3
Richtwerte für den Anwendungsbereich für SO2
< 1000 mg/m³ im Rohgas.
0,05 mg/Nm3
0,01 mg/Nm3 gemessen in einer österreichischen
Müllverbrennungsanlage mit Aktivkohlefilter.
Säurewäscher
1 – 10 mgNm3
Kann höher sein, wenn das Abgas eine höhere
Wasserstoffkonzentration aufweist.
Die Bildung von Dioxinen während des
Prozesses sollte möglichst vermieden werden.
1 - 5 mg/Nm3
Die Absorption von H2S liegt bei über 99 %.
Eine Alternative dazu ist die Absorption in
einem Ethanolaminwäscher mit nachfolgender
Schwefelrückgewinnung.
Sofern kein Wert angegeben ist, beziehen sich die Konzentrationen auf die Halbstunden- / Tagesmittelwerte für die
Referenzbedingungen eines trockenen Abgases bei 0 °C, 101,3 kPa und einem Sauerstoffgehalt von 3 Vol%.
Tagesmittelwert unter Standardbedingungen. Die Halbstundenwerte betragen: HCl <30 mg/m³ und HBr <10 mg/m³.
Absorption
(alkalischer
Wäscher)
Tabelle B: BVT-Werte für die Verminderung anderer LVOC-Luftschadstoffe
Aus LVOC-Prozessen emittierte Luftschadstoffe weisen äußerst unterschiedliche Eigenschaften
auf (bezüglich Toxizität, Auswirkungen auf die globale Erwärmung, photochemische
Ozonbildung, Ozonabbau in der Stratosphäre usw.). Sie werden anhand verschiedener Systeme
klassifiziert. In Ermangelung eines europaweiten Klassifikationssystems sind in Tabelle C mit
Hilfe des holländischen NeR-Systems ermittelte BVT-Werte dargestellt. Das NeR-System
erfüllt hohe Umweltschutzanforderungen, stellt aber nur ein Beispiel für gute Praktiken dar. Es
gibt noch andere, gleichermaßen gültige Klassifikationssysteme, die zur Ermittlung von BVTWerten herangezogen werden können. Einige dieser Systeme sind in Anhang VIII des BVTMerkblatts aufgeführt.
xi
Executive Summary – LV Organic Chemicals
Kategorien
Mögliche BVT-Lösungen
**
(keine vollständige Liste)
Extrem gefährliche Stoffe
Dioxine und
Prozessintegriert: gute Betriebsbedingungen und
Furane
geringer Chlorgehalt des Einsatzguts/Brennstoffs.
Prozessnachgeschaltet: Aktivkohle, katalytisches
PCB
Gewebefilter, Abfallverbrennungsanlage.
Feststoffteilchen
Staub
Wenn Filterung nicht möglich ist, gilt bis 25
Wenn Filterung nicht möglich ist, gilt bis 50
Karzinogene Stoffe (fest)*
 C1
Abfallverbrennungsanlage, Wäscher, Absolutfilter,
 C1 + C2
Aktivkohle.
 C1 + C2 + C3
Organische Stoffe (Gas/Dampf)*
 gO1
Abfallverbrennungsanlage, (regenerative) Aktivkohle,
 gO1 + gO2
Dämpferückgewinnungsanlage.
 gO1+ gO2 +
gO3
Organische Stoffe (fest)*
Wenn Filterung nicht möglich ist, gilt bis 25
 sO1
Wenn Filterung nicht möglich ist, gilt bis 50
Wenn Filterung nicht möglich ist, gilt bis 25
 sO1 + sO2
Wenn Filterung nicht möglich ist, gilt bis 50
Wenn Filterung nicht möglich ist, gilt bis 25
 sO1 + sO2 +
Wenn Filterung nicht möglich ist, gilt bis 50
sO3
Anorganische Stoffe (Gas/Dampf)
gI1
Viele verschiedene Lösungen (z. B. chemischer
Wäscher, alkalischer Wäscher, Aktivkohle)
gI2
gI3
gI4
Säurewäscher/alkalischer Wäscher, S(N)CR,
Kalkeinspritzung.
Anorganische Stoffe (fest)*
 sI1
Gewebefilter, Wäscher, elektrostatischer Abscheider
 sI1 + sI2
 sI1 + sI2 + sI3
BVT-Emissionswerte
(mg/Nm3) ***
Grenzwert
(kg/h)
0,1
(ng I-TEQ/Nm3)
0,1****
(ng PCB -TEQ/Nm3)
kein Grenzwert
10 – 25
10 - 50
≥ 0,5
< 0,5
0,1
1,0
5,0
0,0005
0,005
0,025
20
100
100 - 150
0,1
2,0
3,0
10 – 25
10 - 50
10 – 25
10 - 50
10 – 25
10 - 50
≥ 0,1
< 0,1
≥ 0,5
< 0,5
≥ 0,5
< 0,5
1,0
5,0
30
200
0,01
0,05
0,3
5
0,2
1,.0
5,0
0,001
0,005
0,025
kein Grenzwert
*
Es gilt die Summenregel (d. h. der angegebene Emissionswert gilt für die Summe der Stoffe in der entsprechenden Kategorie
zuzüglich derer aus der niedrigeren Kategorie).
**
Eine ausführliche Klassifizierung der Substanzen findet sich in Anhang VIII: Luftschadstoffklassifikationssysteme der
Mitgliedstaaten.
*** Der Emissionswert gilt nur, wenn der Massengrenzwert (der unbehandelten Emissionen) überschritten wird. Die
Emissionswerte beziehen sich auf die Halbstundenmittelwerte unter normalen Bedingungen (trockenes Abgas, 0°C und
101,3 kPa). Die Sauerstoffkonzentration wird im NeR-System nicht festgelegt, entspricht aber zumeist der tatsächlich
vorhandenen Sauerstoffkonzentration (für Abfallverbrennungsanlagen können 11 Vol% akzeptabel sein).
**** Die PCB-Werte werden hier bezüglich der TEQ angegeben, was die für die Berechnung dieser Werte relevanten Faktoren
betrifft, siehe Artikel „Toxic Equivalency Factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for Humans and Wildlife“. „Van den Berg
et al. Environmental Health Perspectives, Band 106, Nr. 12, Dezember 1998“
Tabelle C: Luftemissionswerte, die mit BVT für Prozessabgase in der LVOC-Industrie erreicht
werden
Die BVT für Fackeln stellt eine geeignete Kombination oder Auswahl unter anderem der
folgenden Techniken dar: Verwendung von Anlagenkonstruktionen / -betriebsweisen, mit denen
erreicht wird, dass möglichst wenig Kohlenwasserstoffe über das Fackelsystem entsorgt werden
müssen. Die Wahl zwischen bodennahen Fackeln und Hochfackeln erfolgt nach
Sicherheitsgesichtspunkten. Wenn Hochfackeln eingesetzt werden, umfasst die BVT den
Einsatz von Detektoren an Dauerflammen / Zündflammen sowie das wirksame Vermischen und
eine Fernüberwachung durch Überwachungsfernsehen. Die mit der BVT erreichten VOCReduzierungswerte liegen bei >99% für Hochfackeln und >99,5% für Bodenfackeln.
Die BVT für Prozessfeuerungen besteht im Einsatz von Gasfeuerungs- und NOx-armen
Brennerkonfigurationen, die gewährleisten, dass bei neuen und bestehenden Anlagen BVTEmissionswerte von 50 – 100 mg NOx /Nm3 (als Stundenmittelwert) erreicht werden. Die BVT
für andere Feuerungsanlagen (z. B. Dampfkessel, Gasturbinen) findet sich im BVT-Merkblatt
für Großfeuerungsanlagen.
xii
Executive Summary – LV Organic Chemicals
Die BVT für Kohlendioxidemissionen besteht in einer verbesserten Energieeffizienz. Der
Einsatz kohlenstoffarmer (wasserstoffreicher) Brennstoffe oder nachhaltiger nichtfossiler
Brennstoffe kann aber ebenfalls als BVT gelten.
Verminderung von Wasserschadstoffen: Die BVT für Wasserschadstoffe stellt eine geeignete
Kombination oder Auswahl aus unter anderem den folgenden Techniken dar:
 Getrennte Behandlung oder Rückführung der Abwasserströme, die Schwermetalle oder
toxische oder biologisch nicht abbaubare Verbindungen enthalten, mit Hilfe der
(chemischen) Oxidation, Adsorption, Filtrierung, Extraktion, (Wasserdampf-) Destillation,
Hydrolyse oder anaeroben Vorbehandlung und anschließenden biologischen Behandlung.
Die assoziierten BVT-Emissionswerte für die einzelnen behandelten Abwasserströme
betragen (als Tagesmittelwerte): Hg 0,05 mg/l; Cd 0,2 mg/l; Cu / Cr / Ni / Pb 0,5 mg/l; und
Zn / Sn 2 mg/l.
 Organische Abwasserströme, die keine Schwermetalle oder toxische oder biologisch nicht
abbaubare organische Verbindungen enthalten, sind potenziell für eine kombinierte
biologische Behandlung in einer gering belasteten Reinigungsanlage geeignet (nach
Bewertung bzgl. der biologischen Abbaubarkeit, der Inhibitorwirkungen, der Auswirkungen
auf die Klärschlammqualität, der Flüchtigkeit und des Gehalts an Restschadstoffen). Der
mit der BVT assoziierte BSB-Wert im Abwasser beträgt weniger als 20 mg/l (als
Tagesmittelwert).
Die bei LVOC-Prozessen anfallenden Abwässer werden unter anderem stark durch die
angewandten Verfahren, die Variabilität des Betriebsprozesses, den Wasserverbrauch,
quellenbezogene Minderungsmaßnahmen und Umfang der Vorbehandlung beeinflusst. Nach
Meinung von Fachleuten der technischen Arbeitsgruppe sind die mit der BVT erreichten
Emissionswerte (als Tagesmittelwerte): CSB 30 – 125 mg/l; AOX < 1 mg/l; und
Gesamtstickstoff 10 - 25 mg/l.
Verminderung der Abfall- und Rückstandsmengen: Die BVT für Abfälle und Rückstände stellt
eine geeignete Kombination oder Auswahl unter anderem aus den folgenden Techniken dar:




Katalysatoren - Regenerierung / Wiederverwendung und Rückgewinnung des Gehalts an
Edelmetallen nach Katalysatorgebrauch
Verbrauchte Reinigungsmittel – möglichst Regenerierung, ansonsten Entsorgung auf
Deponie oder Verbrennung
Organische Prozessrückstände - Erhöhung der Verwendung als Einsatzgut oder als
Brennstoff, und falls dies nicht möglich ist, Verbrennung in Abfallverbrennungsanlagen
Verbrauchte Hilfsstoffe- Erhöhung der Rückgewinnung oder Verwendung als Brennstoff,
und falls dies nicht möglich ist, Verbrennung in Abfallverbrennungsanlagen.
„Beispiel“-Prozess: kurzkettige Olefine (Kapitel 7)
Allgemeine Informationen: Die kurzkettigen Olefine stellen die größte Gruppe von
Grundchemikalien innerhalb der LVOC-Branche dar und werden für ein äußerst umfangreiches
Sortiment von Derivaten verwendet. 1998 betrug die europäische Ethylenproduktion 20,3 Mio. t
und die Propylenproduktion 13,6 Mio. t. Über 98 % des Ethylens und 75 % des Propylens
werden mit Hilfe des Dampfcrackverfahrens hergestellt. Zur Zeit gibt es in Europa ca. 50
Dampfcrackanlagen. Die durchschnittliche Kapazität einer Anlage in Europa beträgt 400 kt/a,
die der größten Anlagen liegt bei fast 1 Mio. t pro Jahr. Geeignete Einsatzstoffe für die
Olefinproduktion reichen von leichten Gasen (z. B. Ethan und Flüssiggase) bis hin zu flüssigen
Raffinerieprodukten (Naphtha, Gasöl). Schwerere Einsatzstoffe ergeben im Allgemeinen einen
höheren Anteil an Nebenprodukten (Propylen, Butadien, Benzol) und erfordern
größere / kompliziertere Anlagen. Sämtliche niederen Olefine werden auf der Basis ihrer
jeweiligen Spezifikationen vertrieben und nicht auf der Basis der Eigenschaften, was zu
internationalen Märkten führt, auf denen der Verkaufspreis die entscheidende Rolle spielt.
Dampfcrackanlagen arbeiten mit patentierten Technologien, für die die Betreiber Lizenzen von
xiii
Executive Summary – LV Organic Chemicals
einer kleinen Zahl internationaler Engineeringfirmen erworben haben. Zwar ähneln sich die
allgemeinen konstruktiven Lösungen, aber bestimmte Prozesseinzelheiten, besonders im
Ofenbereich, hängen vom ausgewählten Einsatzgut und dessen Eigenschaften ab. Der globale
Wettbewerb hat gewährleistet, dass keine der Technologien den anderen bezüglich der Leistung
wesentlich überlegen ist, so dass die Entscheidung darüber, welche Technologie eingesetzt
werden soll, normalerweise von den in der Vergangenheit gemachten Erfahrungen, den
örtlichen Umständen und den Gesamtinvestitionskosten für die installierten Anlagen beeinflusst
wird.
Angewandter Prozess: Das Dampfcrackverfahren ist stark endotherm (15 bis 50 GJ/t Ethylen).
Die „Crack-Reaktionen“ finden in Pyrolyseöfen bei Temperaturen von über 800 °C statt. Im
Gegensatz dazu findet im Rahmen der anschließenden Rückgewinnung und Reinigung der
Olefinprodukte eine Tieftemperaturabscheidung bei Temperaturen von bis zu -150 °C und
Drücken von 35 bar statt. Im Interesse einer wirksamen Energierückgewinnung weisen die
Anlagen einen hohen Integrationsgrad auf. Wegen der hohen Flüchtigkeit und Entflammbarkeit
der Einsatzstoffe/ Produkte muss die Dichtigkeit der Gesamtanlage höchsten Anforderungen
gerecht werden, wozu auch gehört, dass viele geschlossene Entlastungssysteme verwendet
werden. Dies führt dazu, dass in den besten Anlagen der Gesamtverlust an Kohlenwasserstoffen
in der Crackanlage bei lediglich 5 bis 15 kg/t Ethylen liegt.
Verbrauch / Emissionen: Der hohe Durchsatz bei Dampfcrackern bedeutet, dass die potenziellen
Emissionen beträchtliche Werte erreichen.
Luft. In Pyrolyseöfen werden schwefelarme Gase (die häufig Wasserstoff enthalten) verbrannt.
Die dabei hervorgerufenen Emissionen (CO2, CO, NOx) machen den Großteil der
Prozessluftemissionen aus. Schwefeldioxid- und Staubemissionen resultieren daraus, dass
weniger wertvolle Produkte in den Crackanlagen als Brennstoff verwendet werden (z. B. in
Hilfskesseln oder anderen Prozesswärmeerzeugern), sowie aus der Verbrennung von Koks, der
sich an den Ofenrohrschlangen abgelagert hat. Die Quellen von VOC-Emissionen schließen
Verbrennungsprozesse, flüchtige Emissionen und Punktquellenverluste aus atmosphärischen
Entlüftungsöffnungen ein.
Wasser. Neben den allgemeinen Abwässern (z. B. Kesselspeisewasser) gibt es drei weitere
spezielle Abwasserströme, und zwar Prozesswasser (aus kondensiertem Verdünnungsdampf),
verbrauchte Lauge und Spritzwasser vom Entkokungsbehälter (sofern ein solcher vorhanden
ist). Ströme, die mit flüssigen Kohlenwasserstoffen in Kontakt gekommen sind, können
Schadstoffe enthalten, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe, gelöste anorganische Feststoffe
und Feststoffteilchen, Materialien mit chemischem oder biologischem Sauerstoffbedarf sowie
Spuren von Metallkationen.
Feste Abfälle. Wenn Gas oder Naphtha als Einsatzgut verwendet wird, entsteht beim
Dampfcracken nur wenig fester Abfall. Allerdings fallen bei der Verwendung von Gasöl als
Einsatzgut ölige Schlämme an. Den größten Teil der festen Abfälle machen organischer
Schlamm und Koks aus, verbrauchte Katalysatoren, Adsorptionsmittel und verschiedene
Lösemittel können hingegen eine Entsorgung in regelmäßigen Abständen erfordern.
Beste verfügbare Techniken:
Prozess-Auswahl: Der Dampfcrackprozess ist der einzige großtechnische Prozess, der zur Zeit
für die Herstellung des gesamten Sortiments kurzkettiger Olefine zur Verfügung steht. Er gilt
allgemein als BVT. Es gibt kein Einsatzgut, das als BVT gilt, obgleich die Emissionen aus
Anlagen, bei denen Erdgas als Einsatzgut verwendet wird, gewöhnlich niedriger sind als die von
Anlagen, in denen Naphtha oder Gasöl Verwendung finden.
Luftemissionen. Die Auswahl, Wartung und der Betrieb von leistungsfähigen Pyrolyseöfen sind
die bei weitem wichtigste beste verfügbare Technik zur Verringerung atmosphärischer
Emissionen. Moderne Öfen besitzen Wärmewirkungsgrade, die zwischen 92 % und 95 % liegen
xiv
Executive Summary – LV Organic Chemicals
und werden mit Erdgas oder in noch größerem Umfang mit Rückstandsgas (einer Mischung aus
Methan und Wasserstoff) betrieben. Die Öfen sind mit modernen Regelsystemen, die ein
wirksames Management des Verbrennungsprozesses ermöglichen, ausgestattet und arbeiten
entweder mit extrem NOx-armen Brennern (Stundenmittelwert der BVT-Emissionen: 75 –
100 mg NOx/Nm3) oder mit selektiven katalytischen DeNOx-Anlagen (Stundenmittelwert der
BVT-Emissionen: 60 - 80 mg NOx/Nm3). Die mit der BVT erreichten Ammoniakemissionen
moderner SCR-Anlagen liegen bei hohen NOx-Reduktionsraten bei <5 mg/m3
(Stundenmittelwert). Mit zunehmender Alterung des Katalysators können aber auch höhere
Emissionen auftreten.
Cracköfen müssen in regelmäßigen Abständen mit Hilfe eines Luft-Dampf-Gemischs entkokt
werden. Das im Rahmen der Entkokung anfallende Gas kann entweder den Brennkammern des
Ofens oder einem getrennten Entkokungsbehälter zugeführt werden, in dem die
Feststoffemissionen durch den Einsatz von Spritzwasser oder Zyklonrückgewinnungssystemen
auf weniger als 50 mg/Nm3 (Stundenmittelwert) reduziert werden können.
Leistungsfähige Hochfackeln sind für Ethylenanlagen charakteristisch, da sie im Falle eines
größeren Störfalls die Möglichkeit bieten, Kohlenwasserstoffe auf sichere Art und Weise zu
entsorgen. Das Abfackeln hat nicht nur Auswirkungen auf die Umwelt (Sichtbarkeit, Lärm),
sondern stellt für den Anlagenbetreiber auch einen erheblichen Wertverlust dar. Die BVT
besteht demzufolge darin, dass das Abfackeln durch die Verwendung bewährter, äußerst
zuverlässiger Anlagen, die Installation von Recyclingeinrichtungen für bisher abgefackelte
Stoffströme und alternative Entsorgungspfade (z. B. Einspeisung nicht spezifikationsgerechten
Materials in andere Teile des Prozessstroms) minimiert wird. Die Entwicklung und Nutzung
guter Managementpraktiken für den Betrieb und die Wartung der Anlagen tragen ebenfalls
wesentlich zur Maximierung der Leistung und damit zur Emissionsverminderung bei. Der
kontinuierliche Einsatz von Überwachungskameras, eine automatisierte, durchflussgeregelte
Dampfeinspritzung und Zündflammen-Überwachung stellen ebenfalls BVT zur Verringerung
der Dauer und des Umfangs des Abfackelvorgangs dar. Unter optimalen Bedingungen haben
Fackeln einen Verbrennungswirkungsgrad von 99 %.
Sauergase, wozu auch Kohlendioxid und Schwefeldioxid zählen, werden durch die Reaktion mit
Natronlauge aus dem gecrackten Gas eliminiert (in manchen Fällen wird die Sauergaslast
zunächst durch eine regenerierbare Aminwäsche reduziert). Zur Emission von Sauergas kann es
kommen, wenn die Anlage nicht die verbrauchte Alkalilauge zurückzugewinnen, kann oder
wenn Nassoxidationsverfahren eingesetzt werden, um den Teilstrom vorzubehandeln. Wenn die
verbrauchte Alkalilauge durch Ansäuern behandelt wird, entsteht gasförmiger
Schwefelwasserstoff, der entweder einer geeigneten Verbrennungsanlage (wo er zu
Schwefeldioxid verbrannt wird), oder in selteneren Fällen auch zwecks Rückgewinnung des
Schwefels einer vorhandenen Claus-Anlage zugeführt wird.
Als BVT gilt, dass atmosphärische Entlüftungsöffnungen bei der Lagerung und Handhabung
flüchtiger Kohlenwasserstoffe vermieden werden. Dem BVT-Stand für die Verringerung
flüchtiger Emissionen entsprechen der weitgehende Einsatz geschweißter Rohrleitungen, die
Verwendung hochwertiger Abdichtungssysteme für Pumpen / Kompressoren und geeignete
Materialien für Stopfbuchsendichtungen bei Absperr- / Regelventile. Hinzu kommen wirksame
Managementsystemen für die Emissionsüberwachung und die Emissionsreduzierung durch
planmäßige Wartung.
Schadstoffeinleitungen in Gewässer. Als BVT für Abwässer gelten die Anwendung
prozessintegrierter Techniken und das Recyceln / Weiterverarbeiten, um vor der
Abwasserendbehandlung möglichst viele Stoffe zurückzugewinnen.

Als BVT für den Prozesswasserstrom (aus der Kondensation des in den Cracköfen
verwendeten Verdünnungsdampfes resultierendes Abwasser) gilt eine Aufbereitungsanlage
des Verdünnungsdampfes, in der der Abwasserstrom zur Eliminierung schwerer
xv
Executive Summary – LV Organic Chemicals


Kohlenwasserstoffe gewaschen, gestrippt und dann rückverdampft wird, um wieder den
Öfen zugeführt zu werden.
Die BVT für die verbrauchte Alkalilauge können in der Rückgewinnung, Nassoxidation,
Ansäuerung (mit anschließender Schwefelrückgewinnung oder Verbrennung) oder dem
Abfackeln des Sauergases bestehen.
Die BVT für Endbehandlung des Abwassers umfassen eine physikalische Trennung (z. B.
API-Abscheider, Wellblechabscheider) mit anschließender Nachbehandlung(z. B.
Wasserstoffperoxid-Oxidation oder biologische Behandlung). Die BVT-Werte für die
abwasserseitigen Emissionen (als Tagesmittelwerte) nach der Endbehandlung liegen unter
anderem bei 30 – 45 mg/l CSB und 10 – 15 mg/l TOC (2 – 10 g/t Ethylen).
Nebenprodukte / Abfälle. Die BVT umfassen: regelmäßige Beseitigung der organischen Abfälle,
wie zum Beispiel der Schlämme, aus den API-Abscheidern durch Entsorgungsfachbetriebe, die
die Abfälle einer Abfallverbrennungsanlage zuführen; Die Entsorgung verbrauchter
Katalysatoren und Trocknungsmittel erfolgt auf einer Sonderabfalldeponien nach
Rückgewinnung des Edelmetalls; Staubförmiger Koks wird in einer immobilisierten Form auf
Sonderabfalldeponien und/oder in Verbrennungsanlagen entsorgt.
„Beispiel“-Prozess: Aromaten (Kapitel 8)
Allgemeine Informationen: Der Begriff „Aromaten“ umfasst Benzol, Toluol, gemischte Xylole,
Ortho-Xylol, Para-Xylol, Meta-Xylol (allgemein unter der Bezeichnung BTX bekannt). Benzol
wird zur Herstellung von Styrol, Cumol und Cyclohexan verwendet. Toluol dient größtenteils
der Herstellung von Benzol, Phenol und Toluoldiisocyanat. Para-Xylol wird zu
Polyethylenterephthalat (PET) umgesetzt, gemischte Xylole werden hauptsächlich als
Lösemittel eingesetzt, und Ortho-Xylol wird zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid
verwendet.
1998 wurden in Westeuropa über 10 Mio. t Aromaten im Wert von 2,3 Mrd. USD produziert.
Der Aromatenmarkt ist komplex und unterliegt starken Schwankungen, da es um sechs
Hauptprodukte geht, die mit Hilfe äußerst unterschiedlicher Prozesse und Einsatzstoffe
hergestellt werden. Die Marktpreise für Aromatenerzeugnisse stehen miteinander im
Zusammenhang und hängen auch von den Erdölkosten, dem Naphthapreis und den
Wechselkursen ab. Hinzukommt, dass die Auto-Öl-Richtlinie der Europäischen Union den
Benzolgehalt von Benzin seit dem 1.1.2000 auf <1 % beschränkt hat. Dadurch wurde es
notwendig, Benzol aus den Rohstoffen zurückzugewinnen, was dazu geführt hat, dass sich die
Benzolproduktion in der EU erhöhte.
Angewandter Prozess: BTX-Aromaten werden vorwiegend aus den folgenden drei
Einsatzstoffen hergestellt: aus Raffineriereformaten, in Dampfcrackanlagen hergestelltem
Pyrolysebenzin (Pygas) und Benzol aus der Kohlenteerverarbeitung. Bei den Einsatzstoffen
handelt es sich um eine Mischung aus Aromaten, die für den Chemiemarkt voneinander getrennt
und gereinigt werden müssen.



Benzol: In Europa werden 55 % des Benzols aus Pygas, 20 % aus Reformat, ein paar
Prozent aus Kohlenteer und der Rest durch chemische Behandlung anderer Aromaten
hergestellt. In Europa bestehen 57 Produktionsanlagen mit einer Gesamtkapazität von
8100 kt/a.
Toluol: In Europa basieren jeweils 50 % der Toluolproduktion auf Pygas- und
Reformateinsatzmaterialien. Die 28 Produktionsanlagen besitzen zusammen eine Kapazität
von 2760 kt/a.
Xylol: Reformat stellt die Hauptquelle für Xylol dar. Die Xylolproduktion konzentriert sich
normalerweise auf die Herstellung von Para-Xylol, die meisten Hersteller extrahieren aber
auch Ortho-Xylol und Meta-Xylol. In Europa bestehen 11 Produktionsanlagen mit einer
Kapazität von insgesamt 1850 kt/a.
xvi
Executive Summary – LV Organic Chemicals
Welcher Produktionsprozess gewählt wird, stellt eine strategische Entscheidung dar, die von der
Verfügbarkeit und den Kosten des Einsatzstoffes und vom bestehenden Bedarf an Aromaten
abhängt. Die Vielfalt der Einsatzmaterialien und der gewünschten Produkte ist derart groß, dass
jede Aromatenanlage eine fast einmalige Konfiguration aufweist. Bei der Herstellung von
Aromaten auf petrochemischer Basis kommen Prozesse aus einer Anzahl eng miteinander
zusammenhängender und integrierter Standardprozesse zum Einsatz, die es gestatten:


durch Einsatz hochtechnischer physikalischer Trennprozesse (z. B. azeotrope Destillation,
extrahierende Destillation, Solventextraktion, Kristallisation durch Gefrieren, Adsorption,
Komplexbildung mit BF3/HF) Aromaten zu trennen (von Nichtaromaten) und Reinprodukte
zu isolieren. Am weitesten verbreitet ist die Flüssigextraktion, gefolgt von der Destillation.
die eingesetzten Stoffe chemisch zu hochwertigeren Produkten umzuwandeln, wobei solche
Techniken genutzt werden, wie beispielsweise: - die Umwandlung von Toluol zu Benzol durch Hydrodealkylierung (THD oder HDA)
- die Umwandlung von Toluol zu Benzol und Xylol durch Toluoldisproportionierung
(TDP)
- die Umwandlung von Xylol und/oder m-Xylol zu p-Xylol durch Isomerisierung.
Die Anlagen zur Produktion von Aromaten können sich in Raffinerie- oder petrochemischen
Komplexen befinden, wobei es die Prozessintegration ermöglicht, Betriebsmittel gemeinsam zu
nutzen, Nebenprodukte gemeinsam zu verarbeiten und Einrichtungen zu betreiben, wie zum
Beispiel Fackelsysteme und Abwasserbehandlungsanlagen gemeinsam zu betreiben. Die
meisten Aromatenprozesse werden von internationalen Ingenieurfirmen projektiert und gebaut.
Es gibt über 70 Prozesslizenzen und über 20 Lizenzgeber, wobei entsprechend den örtlichen
Bedingungen jeweils andere Einsatzstoffe und Prozessparameter zur Anwendung kommen.
Verbrauch / Emissionen: Der Energieverbrauch hängt vom Aromatengehalt des Einsatzgutes,
dem Grad der Wärmeintegration und der Technologie ab. Prozesse zur Aromatenproduktion
können exotherm (z. B. Hydrotreating) oder energieintensiv (z. B. Destillation) sein, zudem gibt
es viele Möglichkeiten für die Optimierung der Wärmerückgewinnung und -nutzung.
Emissionen aus Aromatenanlagen resultieren vorwiegend aus der Verwendung von
Betriebsmitteln (z. B. Wärme, Energie, Dampf, Kühlwasser), die für die Trennprozesse benötigt
werden. Die Prozessabläufe sehen normalerweise keine Ableitung in die Atmosphäre
vorgesehen, und die wenigen im Kernprozess vorkommenden Emissionen sind auf die
Eliminierung von Verunreinigungen, während der Verarbeitung zwangsweise anfallende
Abfallströme sowie auf Anlagenemissionen zurückzuführen.
Beste verfügbare Techniken: Es ist nicht möglich, einen BVT-Prozess zu bestimmen, da die
Auswahl des Prozesses entscheidend vom zur Verfügung stehenden Einsatzgut und den
gewünschten Produkten abhängt.
Luftemissionen: Die BVT stellen eine geeignete Auswahl oder Kombination unter anderem aus
den folgenden Techniken dar:
 Optimierung des Energieverbundes innerhalb der Aromatenanlage und der angrenzenden
Anlagen
 Für neue Öfen die Installation extrem NOx-armer Brenner (ULNB) oder für größere Öfen
von katalytischen De-NOx-Anlagen (SCR) vorsehen. Welche Technik in bestehenden Öfen
installiert wird, hängt von der Anlagenkonstruktion, der Größe und dem Layout ab.
 Zuführung regelmäßig auftretender Prozessabgase und der von Sicherheitsventilen
abgegebenen Gase zu Gasrückgewinnungssystemen oder einer Fackel
 Verwendung von Probenahmesystemen mit geschlossenem Kreislauf zur Verringerung der
Bedienerexposition und zur Minimierung der Emissionen, die während des Spülens vor der
Probenahme auftreten
xvii
Executive Summary – LV Organic Chemicals








Verwendung von „Heat-off“-Steuerungen zur Unterbrechung der Wärmezufuhr und zum
schnellen und sicheren Stillsetzen der Anlagen, um die Notwendigkeit des Entlüftens
während eines Störfalls der Anlagen zu verringern
Verwendung geschlossener Rohrleitungssysteme zum Entleeren und Entlüften von
Kohlenwasserstoffe vor der Wartung, insbesondere wenn diese >1 Gewichtsprozent Benzol
oder >25 Gewichtsprozent Aromaten enthalten
In Systemen, in denen der Prozessstrom >1 Gewichtsprozent Benzol oder
>25 Gewichtsprozent Gesamtaromaten enthält, die Verwendung von Spatrohrmotorpumpen,
von Pumpen mit r Einzelgleitringdichtungen und Gassammelanschluss, mit doppelt
wirksamen Gleitringdichtungen oder mit Magnetkupplung.
Für Handventile oder Regelschieber mit Außenspindel, Einsatz von Balgdichtungen und
Stopfbuchsen oder von hochwirksam abdichtenden Dichtungsmaterialien (z. B.
Kohlenstofffasern), wenn es vorkommen kann, dass das Bedienpersonal flüchtigen
Emissionen ausgesetzt wird
Verwendung von Kompressoren mit mechanischen Doppeldichtungen oder einer
prozesskompatiblen Sperrflüssigkeit oder einer Gasdichtung, oder Einsatz dichtungsloser
Modelle
Verbrennung von Abgasen der Hydrierung in einer Verbrennungsanlage mit
Wärmerückgewinnung
Lagerung großer Mengen von Aromaten in [EG DG XI, 1990 #16] Schwimmdachtanks mit
Doppelrandabdichtung (gilt nicht für gefährliche Aromaten wie zum Beispiel Benzol) oder
in Festdachtanks mit einem inneren Schwimmdecke mit hochwirksamer Randabdichtung,
oder in Festdachtanks mit Anschluss an ein Gassammelsystem und Dämpferückgewinnung
oder Zuführung an eine Abgasbehandlungsanlage.
Für Emissionen, die beim Befüllen mit Aromaten oder beim Entleeren anfallen, Nutzung
geschlossener Entlüftungssysteme, Bodenbefüllung und Zuführung entstehender Dämpfe zu
einer Dämpferückgewinnungsanlage, einer Verbrennungsanlage oder einem Fackelsystem.
Abwasseremissionen: Die BVT stellen eine geeignete Auswahl oder Kombination unter
anderem aus den folgenden Techniken dar:
 Verringerung der anfallenden Abwassermenge und verstärkte Wiederverwendung des
Abwassers.
 Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffen (z. B. durch Dampfstrippen), und Rückführung
der Kohlenwasserstoffe zu Brennstoff- oder anderen Rückgewinnungssystemen und
biologische Behandlung der Wasserphase (nach der Ölabscheidung).
Abfälle: Die BVT stellt eine geeignete Auswahl oder Kombination unter anderem aus den
folgenden Techniken dar:
 Rückgewinnung und Wiederverwendung des in verbrauchten Katalysatoren enthaltenen
Edelmetalls, und Entsorgung von Katalysatorträgermaterialien auf Sonderabfalldeponien
 Verbrennung von ölhaltigen Schlämmen in Abfallverbrennungsanlagen und
Rückgewinnung der Wärme
 Entsorgung verbrauchter Bleicherdeadsorptionsmittel auf Deponien oder Verbrennung in
Abfallverbrennungsanlagen.
„Beispiel“-Prozess: Ethylenoxid / Ethylenglykol (Kapitel 9)
Allgemeine Informationen: Ethylenoxid (EO) ist ein chemisches Zwischenprodukt, das für die
Herstellung vieler wichtiger Erzeugnisse von zentraler Bedeutung ist. Es wird vor allem für die
Herstellung von Ethylenglykolen (EG) eingesetzt, daneben aber auch in beträchtlichem Umfang
für die Herstellung von Ethoxylaten, Glykolethern und Ethanolaminen.
Die Produktionskapazität für die Herstellung von EO in der Europäischen Union (ab Reaktor)
liegt zusammengenommen in der Größenordnung von 2500 kt/a, und die Produktion erfolgt an
14 Standorten. Ungefähr 40 % dieses Ethylenoxids werden in Glykole umgewandelt (im
globalen Maßstab liegt diese Zahl bei ca. 70 %). Für die europäischen Anlagen ist überwiegend
xviii
Executive Summary – LV Organic Chemicals
die integrierte Produktion von EO und EG kennzeichnend. EO und MEG werden unter ihrer
chemischen Spezifikationen vertrieben und nicht auf der Basis ihrer Gebrauchseigenschaften, so
dass der Wettbewerb in starkem Maße auf dem Preis basiert.
Ethylenoxid ist toxisch und hat auf Menschen eine karzinogene Wirkung. EO-Gas ist sogar
dann brennbar, wenn es nicht mit Luft vermischt ist und kann von selbst explosionsartig
zerfallen. Ethylenglykole sind stabile, nichtkorrosive Flüssigkeiten, die eine leichte
Augenreizung oder bei wiederholtem Kontakt auch eine Hautreizung verursachen können.
Angewandter Prozess: Ethylenoxid wird aus Ethylen und Sauerstoff (oder Luft) in einer
Gasphasenreaktion über einem Silberkatalysator hergestellt. Der Katalysator ist nicht
hundertprozentig selektiv, und ein Teil des Ethyleneinsatzguts wird zu CO2 und Wasser
umgewandelt. Die in den EO-Reaktoren freigesetzte Reaktionswärme wird durch die Erzeugung
von Dampf zurückgewonnen, der in der Anlage für Heizzwecke verwendet wird. Das EO wird
aus dem gasförmigen Medium, das aus dem Reaktor austritt, durch Absorption in Wasser und
anschließendes Konzentrieren in einer Abtreibkolonne zurückgewonnen. Im Sauerstoffprozess
wird ein Teil des vom EO-Absorber kommenden Kreislaufgases durch eine Kolonne geleitet, in
der das Kohlendioxid durch Absorption (in einer heißen Kaliumcarbonatlösung) eliminiert wird.
Die Entfernung des Kohlendioxids aus der Carbonatlösung geschieht anschließend in einer
Abtreibkolonne.
Ethylenglykole werden erzeugt, indem EO bei erhöhter Temperatur (normalerweise 150 –
250 °C) mit Wasser zur Reaktion gebracht wird. Monoethylenglykol (MEG) ist das
Hauptprodukt, aber auch die Beiprodukte Diethylenglykol (DEG) und Triethylenglykol (TEG)
sind wertvoll. MEG wird hauptsächlich für die Herstellung von Polyesterfasern und
Polyethylenterephthalat (PET) benutzt.
Verbrauch / Emissionen: Die Selektivität des EO-Katalysators kann auf den Rohstoff- und
Energieverbrauch und auf die Erzeugung von Abgasen und Abwässern, Nebenprodukten und
Abfällen wesentlichen Einfluss haben. Beim EO- / EG-Prozess fallen Abgas-, Abwasser- und
feste Abfallströme an, von denen die wichtigsten im Folgenden genannt seien:





Das CO2-Abgas dient als Spülmedium für das CO2 (und Spuren von Ethylen und Methan),
das sich im EO-Reaktor gebildet hat. Es wird zwecks Verkauf zurückgewonnen oder
thermisch / katalytisch oxidiert.
Die inerte Abluft aus der Entlüftung dient als Spülmedium für im eingesetzten Ethylen und
Sauerstoff vorhandene Inertgase. Das Abgas enthält hauptsächlich Kohlenwasserstoffe und
wird meistens als Brenngas genutzt.
Der Schwerglykol-Nebenproduktstrom kann häufig an Kunden verkauft werden.
Der kombinierte Abwasserstrom aus der gesamten EO/EG-Anlage wird einer biologischen
Behandlungsanlage zugeführt, um die geringen Mengen an wasserlöslichen
Kohlenwasserstoffen (meistens Glykole) abzubauen.
EO-Katalysator ist die Hauptquelle für feste Abfälle (der Katalysator wird in regelmäßigen
Abständen ersetzt, wenn Aktivität und Selektivität nachlassen). Der verbrauchte EOKatalysator wird zur Rückgewinnung des Silbers an eine externe, entsprechend
spezialisierte Firma geliefert, das inerte Trägermaterial wird entsorgt .
Beste verfügbare Techniken:
Prozess: Als BVT-Prozess für Ethylenoxid gilt die direkte Oxidation von Ethylen durch reinen
Sauerstoff (Wegen des niedrigeren Ethylenverbrauchs und der geringeren Abgaserzeugung).
Der BVT-Prozess für Ethylenglykol basiert auf der Hydrolyse von EO (unter Anwendung von
Reaktionsbedingungen, mit denen die Produktion des gewünschten Glykols bzw. der
gewünschten Glykole maximiert und der Energieverbrauch minimiert wird).
Luftemissionen: Die zur Verhinderung der Freisetzung von EO und damit auch einer beruflichen
EO-Exposition eingesetzten Techniken stellen im Hinblick auf den Umweltschutz BVT dar.
xix
Executive Summary – LV Organic Chemicals
Die BVT für das CO2-Abgas bestehen in der Rückgewinnung des CO2 mit dem Ziel, dieses als
Produkt zu verkaufen. Wenn dies nicht möglich ist, bestehen die BVT darin, die CO2-, Methanund Ethylenemissionen auf ein Mindestmaß abzusenken, indem ein wirksamerer
Oxidationskatalysator eingesetzt, der Methan- und Ethylengehalt vor dem CO2-Strippen
verringert und/oder das CO2-Abgas einer thermischen / katalytischen Oxidationsanlage
zugeführt wird.
Die BVT für das Inert-Abgas bestehen in der Zuführung zu einem Abgassammelsystem zwecks
Energierückgewinnung oder im Abfackeln (wobei die EO-Emissionswerte normalerweise auf
einen Stundenmittelwert von < 1 mg EO/Nm3 verringert werden). Wenn die EO-Reaktion mit
Hilfe von Luft anstelle reinen Sauerstoffs durchgeführt wird, bestehen die BVT in der
Zuführung des überschüssigen Inertgases zu einem zweiten Oxidationsreaktor zwecks
Umwandlung des größten Teils des Restethylens zu EO.
Dem BVT-Stand für EO-haltige Abgase entsprechen folgende Maßnahmen:
 Mit Wasserwäsche bis auf <5 mg EO/Nm3 (Stundenmittelwert) und Abgabe in die
Atmosphäre (bei Abgasen mit einem niedrigen Methan- und Ethylengehalt)
 Wasserwäsche und Rückführung der Abgase in den Prozess (bei Abgasströmen mit einem
größeren Methan- und Ethylengehalt)
 Minderungstechniken (z. B. Druckausgleich und Brüdenrückführung bei der
Lagerung / Befüllung)
Schadstoffeinleitungen in Gewässer: Als BVT für die Verminderung der in Gewässer
eingeleiteten Schadstoffe gelten die Aufkonzentrierung von Teilströmen mit Rückgewinnung
der schwersiedenden organischen Verbindungen (zwecks Verkauf oder Verbrennung in
Abfallverbrennungsöfen), und die Zuführung des verbleibenden Abwasserstroms zu einer
biologischen Behandlungsanlage. Durch die BVT ist es möglich, einen spezifischen
Emissionswert von 10 – 15 g TOC/t EO zu erreichen.
Nebenprodukte und Abfälle:
 Als BVT für Schwerglykole gelten die Verringerung ihrer Entstehung während
Prozesses und die Erhöhung der verkauften Mengen, da dadurch die Notwendigkeit
Entsorgung (z. B. durch Verbrennung in Abfallverbrennungsanlagen) verringert wird.
 Als BVT für verbrauchten EO-Katalysator gelten die Optimierung
Katalysatornutzungsdauer und die anschließende Rückgewinnung des Silbergehalts
einer ordnungsgemäßen Entsorgung (z. B. auf einer Mülldeponie).
des
der
der
vor
„Beispiel“-Prozess: Formaldehyd (Kapitel 10)
Allgemeine Informationen: Formaldehyd findet entweder in Form 100%iger FormaldehydPolymere oder zusammen mit anderen Chemikalien als Reaktionsprodukt breite Anwendung bei
der Herstellung zahlreicher Produkte (z. B. Harze, Anstrichstoffe). 68 Anlagen in
13 Mitgliedstaaten ergeben in Europa eine Produktionskapazität von insgesamt 3100 kt/a.
Formaldehyd ist giftig und steht im Verdacht, in hohen Konzentrationen krebserregend zu sein.
Allerdings bringt es die stark reizende Wirkung dieses Stoffs automatisch mit sich, dass
Menschen kaum längere Zeit hohen Konzentrationen ausgesetzt sind. Es wurden außerdem
strenge Betriebspraktiken entwickelt, um die berufliche Exposition von Mitarbeitern zu
begrenzen.
Angewandter Prozess: Formaldehyd wird aus Methanol entweder durch katalytische Oxidation
unter Luftunterschuss („Silberprozess“) oder Luftüberschuss („Oxidprozess“) hergestellt. Es
gibt noch weitere Möglichkeiten, den Silberprozess so zu gestalten, dass das Methanol entweder
völlig oder nur teilweise umgewandelt wird. Die Prozessvarianten sind jeweils mit Vor- und
Nachteilen verbunden, und die Produktionskapazität für Formaldehyd in Europa teilt sich
xx
Executive Summary – LV Organic Chemicals
ungefähr zu gleichen Teilen in Anlagen, die den Silberprozess nutzen und solche, die mit dem
Oxidprozess arbeiten, auf.
Verbrauch / Emissionen: Strom und Dampf sind die beiden wichtigsten Betriebsmittel. Der
Verbrauch an diesen Betriebsmitteln hängt jeweils direkt mit der Selektivität des Prozesses
zusammen. Die Prozessselektivität hängt ihrerseits von dem Kohlenstoffverlust (als CO und
CO2) in den Reaktoren ab. Je niedriger der Kohlenstoffverlust, desto höher die Selektivität. Die
vollständige Oxidation des Kohlenstoffs ist aber in hohem Maße exotherm (im Vergleich zu den
Reaktionen, die zur Bildung von Formaldehyd führen), so dass ein hoher Kohlenstoffverlust die
Erzeugung von mehr Dampf bewirkt. Ein schlechter Katalysator erzeugt demzufolge große
Mengen an Dampf, wirkt sich aber nachteilig auf den Methanolverbrauch aus.
Luftemissionen: Sowohl beim Silberprozess als auch beim Oxidprozess ist das aus der
Formaldehydabsorptionskolonne abgeführte Abgas der einzige kontinuierliche Abgasstrom.
Formaldehyd, Methanol, CO und Dimethylether stellen die Hauptschadstoffe dar. Weitere
Emissionen können aus während der Lagerung abgegebenen Gasen und flüchtigen Emissionen
resultieren.
Schadstoffeinleitungen in Gewässer: Unter normalen Betriebsbedingungen fallen bei den Silberund Oxidprozessen keine wesentlichen kontinuierlichen Abwasserströme an. Viele gelegentlich
anfallende wässrigen Ströme können wieder dem Prozess zugeführt werden, um das
Formaldehydprodukt zu verdünnen.
Abfälle: Unter normalen Betriebsbedingungen werden nur geringe Mengen an festen Abfällen
erzeugt, es fallen aber verbrauchte Katalysatoren, Ablagerungen festen Paraformaldehyds und
verbrauchte Filter an.
Beste verfügbare Techniken: Als BVT gelten sowohl der Oxid- als auch der Silberprozess.
Welcher Prozess gewählt wird, hängt von Faktoren ab wie Methanolverbrauch und -preis, der
Produktionskapazität der Anlage, der physischen Größe der Anlage, der Elektrizitätsnutzung,
der Dampferzeugung und dem Preis / der Nutzungsdauer der Katalysatoren. Die BVT bestehen
darin, die Energiebilanz unter Berücksichtigung des umliegenden Standortes zu optimieren.
Luftemissionen:
 Als BVT für Abgase aus Absorptionsapparaten, Lagerungs- und Befüllungs/ Entleerungssystemen gelten die Rückgewinnung (z. B. Kondensation, Wasserwäscher)
und / oder Behandlung in einer speziell dafür vorgesehenen oder zentralen
Verbrennungsanlage, womit eine Formaldehydemission von < 5 mg/Nm3 (Tagesmittelwert)
erreicht wird.
 Als BVT für Abgase von Absorptionskolonnen gelten beim Silberprozess die
Energierückgewinnung
in
einer
Feuerungsanlage
oder
einer
thermischen
Nachverbrennungr, um die folgenden Emissionswerte zu erreichen:
- 50 mg/Nm3 Kohlenmonoxid als Tagesmittelwert (0,1 kg/t Formaldehyd 100 %)
- 150 mg/Nm3 Stickstoffoxide (als NO2) als Tagesmittelwert (0,3 kg/t Formaldehyd
100 %).
 Als BVT für das Reaktionsabgas aus dem Oxidprozess gilt die katalytische Oxidation, mit
der die folgenden Emissionswerte erreicht werden: Kohlenmonoxid <20 mg/Nm3 als
Tagesmittelwert (0,05 kg/t Formaldehyd 100 %) und Stickoxide (als NO2) <10 mg/Nm3 als
Tagesmittelwert.
 Als BVT für Methanol-Lagertanks gilt die Verminderung der Abgasströme mittels
Gaspendelung während des Befüllens/Entleerens.
 Zu den BVT für die Abgase aus der Lagerung von Methanol und Formaldehyd zählen die
thermische / katalytische Oxidation, Adsorption mit Aktivkohle, Absorption in Wasser, die
Rückführung in den Prozess und die Anbindung an das Prozessluftgebläse.
xxi
Executive Summary – LV Organic Chemicals
Als BVT für Abwasser gelten die möglichst weit gehende Wiederverwendung als
Verdünnungswasser für das Produkt Formaldehydlösung bzw. die biologische Behandlung,
sofern die Wiederverwendung nicht möglich ist.
Als BVT für den Katalysatorabfallgelten, dass die Katalysatornutzungsdauer durch
Optimierung der Reaktionsbedingungen erhöht und der Metallgehalt der verbrauchten
Katalysatoren zurückgewonnen wird.
Als BVT für die Ablagerungen festen Paraformaldehyds gelten die Verhinderung der
Entstehung in den Prozessanlagen durchoptimierte Beheizung, Isolierung und
Strömungszirkulation sowie durch die Wiederverwendung des nicht vermeidbaren Abfalls.
„Beispiel“-Prozess: Acrylnitril (Kapitel 11)
Allgemeine Informationen: Acrylnitril ist ein Monomer, das weltweit als Vorprodukt mehrere
Verwendungszwecke eingesetzt wird. Der größte Teil des europäischen Acrylnitrils wird für die
Herstellung von Acrylfasern verwendet. Der zweitwichtigste Endnutzer für Acrylnitril sind die
Hersteller von ABS. In der EU werden derzeit sieben Produktionsanlagen betrieben, die
insgesamt für eine Kapazität von 1165 kt/a ausgelegt sind.
Angewandter Prozess: Der BP/SOHIO-Prozess hat einen Anteil von 95 % an der weltweit
vorhandenen Kapazität für die Produktion von Acrylnitril und findet in allen Anlagen der EU
Anwendung. Er umfasst die exotherme Dampfphasen-Ammonoxidation von Propylen, wobei
überschüssiges Ammoniak unter Einsatz eines Wirbelschichtkatalysators genutzt wird. Es
finden mehrere Sekundärreaktionen statt, und es fallen drei wichtige Nebenprodukte an:
 Cyanwasserstoff (HCN), das entweder an Ort und Stelle zu anderen Produkten
umgewandelt, (sofern sich eine Verwendung findet) als Produkt verkauft, durch
Verbrennung in Abfallverbrennungsöfen entsorgt, oder auf eine alle drei Möglichkeiten
kombinierende Weise genutzt, beziehungsweise entsorgt wird.
 Acetonitril, das gereinigt und als Produkt verkauft und/oder durch Verbrennung in
Abfallverbrennungsanlage entsorgt wird.
 Ammoniumsulfat, das entweder als Produkt (z. B. als Düngemittel) zurückgewonnen oder
ansonsten an Ort und Stelle vernichtet wird.
Der Verbrauch an Rohstoffen und Energie im Acrylnitrilprozess wird durch Faktoren wie den
ausgewählten
Katalysator,
die
Produktionsrate
und
die
Konfiguration
der
Rückgewinnungsanlage beeinflusst. Als wichtigste Rohstoffe werden Propylen und Ammoniak
eingesetzt, doch ist die Ersatzmenge an Katalysator ebenfalls ein wichtiger Verbrauchsstoff.
Die Propylenammonoxidation ist eine stark exotherme Reaktion. Acrylnitrilanlagen sind im
Allgemeinen Netto-Energielieferanten, da die Reaktionswärme dazu genutzt wird,
Hochdruckdampf zu erzeugen, der wiederum zum Antreiben von Luftverdichtern und zur
Bereitstellung von Energie für die nachgeschalteten Abscheide- / Reinigungsanlagen genutzt
wird. Die Energieausbeute liegt in der Größenordnung von 340-5700 MJ/t Acrylnitril, so dass
das Energiemanagement am gesamten Standort ein entscheidender Aspekt ist.
Während der Reaktion entsteht Wasser, so dass die Entfernung des Wassers aus dem Prozessein
kritischer Punkt bei der Anlagenkonzeption ist. Dafür stehen viele verschiedene Techniken zur
Verfügung. Eines der verbreitetsten Verfahren besteht darin, die Schadstoffe im Prozesswasser
durch Verdampfen aufzukonzentrieren. Der aufkonzentrierte kontaminierte Strom kann
verbrannt oder anderen Teilen des Prozesses zugeführt werden, um einen möglichst hohen
Prozentsatz der vermarktbaren Produkte zurückzugewinnen (vor der Verbrennung des
kontaminierten Stroms). Der „saubere“ aus den Konzentrationsprozessen zurückgewonnene
Wasserstrom
wird
normalerweise
in
biologischen
Abwasserbehandlungsanlagen
weiterbehandelt..
xxii
Executive Summary – LV Organic Chemicals
Die Reaktionsabgase aus der Prozessabsorptionskolonne enthalten nicht kondensierbare
Bestandteile (z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Propylen, Propan)
sowie verdampftes Wasser und Spuren organischer Schadstoffe. Zur Behandlung dieses Stroms
kann die thermische oder die katalytische Nachverbrennung eingesetzt werden.
Einrichtungen zum Verbrennen von Prozessrückständen sowie zum Verbrennen von
Cyanwasserstoff können ebenfalls Bestandteil von Acylnitrilanlagen sein. Wie viele Abgase
anfallen und wie sie zusammengesetzt sind, hängt von der Nutzung externer Einrichtungen und
vom Vorhandensein von Verbrauchern für Cyanwasserstoff ab. Meistens erfolgt keine spezielle
Behandlung des Rauchgases (abgesehen von der Wärmerückgewinnung).
Auf Grund der gefährlichen Eigenschaften von Acrylnitril und Cyanwasserstoff spielen
Sicherheitsfragen bei deren Lagerung und Handhabung eine sehr große Rolle.
Beste verfügbare Techniken: Der BVT-Prozess basiert auf der Ammonoxidation von Propylen
in einem Fließbettreaktor mit anschließender Rückgewinnung des Acrylnitrils. Je nach den
örtlichen Umständen kann eine Rückgewinnung der wichtigsten Beiprodukte (Cyanwasserstoff,
Acetonitril und Ammoniumsulfat) zwecks Verkauf als BVT gelten, in allen Fällen sind aber
Reserveeinrichtungen für die Rückgewinnung / Vernichtung erforderlich.
Die BVT für das Abgas aus der Absorberkolonne bestehen in der Verminderung der anfallenden
Mengen durch die Entwicklung wirksamerer Katalysatoren und den Einsatz optimierter
Reaktions- / Betriebsbedingungen. Dementsprechend gilt als BVT die Verbrennung der
organischen Verbindungen (bis zu einer Verringerung der Acrylnitrilkonzentration auf
< 0,5 mg/Nm3 - Stundenmittelwert) in einer speziell dafür vorgesehenen thermischen oder
katalytischen Oxidationseinrichtung, in einer normalen Verbrennungsanlage oder in einer
Heizkesselfeuerung. In allen diesen Fällen gehört die Wärmerückgewinnung (normalerweise
mit Dampferzeugung) zur BVT.
Die BVT für die verschiedenen Abgasströme bestehen in der Behandlung in einer
Absorberabgaskolonne oder in einem herkömmlichen Fackelsystem zur völligen Vernichtung
der organischen Verbindungen. Andere Abgasströme können gewaschen werden (zur
Verminderung der Acrylnitrilkonzentration auf < 5 mg/Nm3 - Stundenmittelwert), um eine
Wiederverwertung der zurückgewonnenen Bestandteile zu ermöglichen.
Zu den kontaminierten Abwasserströmen gehören Abwasser aus der Quenchung (enthält
Ammoniumsulfat), aus dem Boden der Stripkolonnen und diskontinuierliche Abwasserströme.
Die BVT beinhaltet die Kristallisation von Ammoniumsulfat, das als Düngemittel verkauft
wird.
Als BVT für die Abwasserströme gilt die Vorbehandlung durch Destillation zur Verminderung
des Gehalts an leichten Kohlenwasserstoffen und zur Konzentration oder Abscheidung schwerer
Kohlenwasserstoffe mit dem Ziel, die Belastung mit organischen Verbindungen vor der
Abwasserbehandlung zu vermindern. Als BVT für die zurückgewonnenen leichten und
schweren Kohlenwasserstoffströme gilt die weitere Behandlung zwecks Rückgewinnung von
Wertstoffen (z. B. Acetonitril) vor der Verbrennung mit Energierückgewinnung.
Als BVT für wässrige Abfallströme gilt die Behandlung des kontaminierten Abwasserstroms in
einer speziell dafür vorgesehenen zentralen oder externen Abwasserbehandlungsanlage
einschließlich der biologischen Behandlung, um die gute biologische Abbaubarkeit der
organischen Schadstoffe zu nutzen. Der mit der BVT erreichbare Emissionswert für den
organisch gebundenen Gesamtkohlenstoff (TOC) liegt bei 0,4 kg/t Acrylnitril.
xxiii
Executive Summary – LV Organic Chemicals
„Beispiel“-Prozess: EDC / VCM (Kapitel 12)
Allgemeine Informationen: EDC (1,2 Ethylendichlorid) wird hauptsächlich für die Produktion
von VCM (Vinylchloridmonomer) eingesetzt, und VCM selbst dient fast ausschließlich der
Herstellung von PVC (Polyvinylchlorid). Der EDC-/VCM-Prozess findet häufig an
Chlorproduktionsstandorten statt, zum einen wegen der mit dem Chlortransport
zusammenhängenden Probleme und zum anderen weil die EDC-/VCM-/PVC-Kette der größte
Chlorverbraucher ist. In der Europäischen Unon gibt es 30 EDC-/VCM-Produktionsstandorte
mit einer VCM-Produktionskapazität von insgesamt 5610 kt/a.
Angewandter Prozess: Bei dem auf Ethylen basierenden Prozess wird EDC durch die
Chlorierung von Ethylen (durch direkte Hoch- oder Niedertemperaturchlorierung) oder durch
die Chlorierung von Ethylen mit HCl und Sauerstoff (Oxychlorierung) synthetisiert. Das EDCRohprodukt wird gewaschen, getrocknet und gereinigt. Die Abgase werden der katalytischen
oder thermischen Oxidation zugeführt. Reines, trocknes EDC wird in Cracköfen thermisch
gecrackt, um VCM und HCl herzustellen. Die VCM-Reinigung erfolgt mittels Destillation (HCl
und Entfernung von nicht umgewandeltem EDC).
Eine VCM-Anlage wird als „Balanced Unit“ bezeichnet, wenn das gesamte beim EDC-Cracken
erzeugte HCl in einer Oxychlorierungsanlage wiederverwendet und kein EDC oder HCl
importiert oder exportiert wird. Da für die Produktion von EDC sowohl die direkte Chlorierung
als auch die Oxychlorierung eingesetzt werden, erreichen die „Balanced Units“ bezüglich der
Beiprodukte einen hohen Nutzungsgrad. Auf Grund der Kombination aus stark exothermen
Reaktionen (direkte Chlorierung und Oxychlorierung) und Energieverbrauchern (EDC-Cracken,
EDC- und VCM-Abscheideanlagen) bestehen Möglichkeiten für die Rückgewinnung und
Wiederverwendung von Energie).
Verbrauch / Emissionen: Die wichtigsten Rohstoffe sind Ethylen, Chlor, Sauerstoff (Luft) und
- je nach Prozesskonfiguration - Energie.
Wegen seiner karzinogenen Wirkung ist VCM zwar der problematischste Luftschadstoff, aber
daneben gibt es noch weitere potenzielle Schadstoffe wie EDC und chlorierte
Kohlenwasserstoffe (z. B. Kohlenstofftetrachlorid).
Als hauptsächliche Abwasserschadstoffe sind flüchtige und nicht flüchtige chlorierte
organische Verbindungen (z. B. EDC), organische Verbindungen und Kupferkatalysator zu
nennen.
In der EDC-Destillationsanlage werden flüssige Reststoffe erzeugt, die eine Mischung aus
Schwersieder (z. B. chlorierte zyklische oder aromatische Verbindungen, wozu auch mit dem
Dioxin verwandte Verbindungen (vorwiegend das aus der Oxychlorierung stammende OctoChlordibenzonfuran-Kongener) mit suspendiertem Katalysator) und Leichtsieder (C1- und C2chlorierte Kohlenwasserstoffe) enthalten.
Als wichtigste Feststoffabfälle fallen verbrauchter Oxychlorierungskatalysator, Rückstände aus
der direkten Chlorierung, Koks aus dem thermischen Cracken und verbrauchter Kalk (der in
manchen Anlagen zur Neutralisation von VCM verwendet wird) an.
Beste verfügbare Techniken: Von den zur Auswahl stehenden Prozessen gelten die folgenden
als BVT:



Für die Gesamtproduktion von EDC/VCM ist die Chlorierung von Ethylen BVT.
Für die Chlorierung von Ethylen können entweder die direkte Chlorierung oder die
Oxychlorierung BVT sein.
Für die direkte Chlorierung können entweder die Niedertemperatur- oder die
Hochtemperaturvariante BVT sein.
xxiv
Executive Summary – LV Organic Chemicals


Für die Ethylenoxychlorierung stehen mehr als ein Oxidationsmittel (Sauerstoff ist für neue
Anlagen BVT und kann dies auch für bestehende, mit Luft arbeitende Anlagen sein) und
mehr als ein Reaktortyp (sowohl Festbett- als auch Wirbelschichtreaktoren sind BVT) zur
Auswahl.
Optimierung der Prozessbilanz (EDC/HCl-Quellen und -Senken) mit dem Ziel, die
Rückführung der Prozessströme in den Kreislauf zu maximieren und damit eine völlig
ausgeglichene Prozessbilanz zu erreichen.
Luftschadstoffe: Dem BVT-Stand für die hauptsächlichen Prozessabgase entsprechen folgende
Maßnahmen:
 Rückgewinnung von Ethylen, EDC, VCM und anderen chlorierten organischen
Verbindungen durch direkte Rückführung, Kühlung / Kondensation, Absorption in
Lösemitteln oder Adsorption auf Feststoffen.
 Einsatz der thermischen oder katalytischen Oxidation, um die folgenden
Abgaskonzentrationen (als Tagesmittelwerte) zu erzielen: EDC + VCM <1 mg/Nm3, Dioxin
< 0,1 ng iTEQ/Nm3, HCl <10 mg/Nm3
 Rückgewinnung von Energie und HCl aus der Verbrennung chlorierter organischer
Verbindungen
 Ständige Online-Überwachung von Kaminemissionen auf O2 und CO und regelmäßige
Probenahme zwecks Überprüfung auf C2H4, VCM, EDC, Cl2, HCl und Dioxin.
In Bezug auf flüchtige Emissionen bestehen die BVT in der Anwendung von Techniken, mit
denen erreicht wird, dass die Emissionswerte für chlorierte Kohlenwasserstoffe bei < 5 kg/h, für
EDC in der Atmosphäre am Arbeitsplatz bei <2 ppm, und für VCM in der Atmosphäre am
Arbeitsplatz bei <1 ppm liegen.
Abwasserschadstoffe: Dem BVT-Stand für die Vorbehandlung von Abwässern entsprechen
folgende Maßnahmen:
 Dampf- oder Heißluftstrippen chlorierter organischer Verbindungen auf Konzentrationen
<1 mg/l, wobei das Abgas zur Kondensation und Rückgewinnung oder einer
Verbrennungsanlage zugeführt wird.
 Flockung, Absetzen und Filtern halbflüchtiger oder nichtflüchtiger, an Feststoffteilchen
adsorbierter chlorierter organischer Verbindungen.
 Alkalisches Ausfällen und Absetzen (oder Elektrolyse) zur Verminderung der
Kupferkonzentration auf < 1 mg/l.
Als BVT für die abschließende Abwasserbehandlung gelten die biologische Behandlung zur
Erzielung der folgenden Werte: Gesamtgehalt an chlorierten Kohlenwasserstoffen 1 mg/l,
Gesamtgehalt an Kupfer 1 mg/l, CSB 125 mg/l (50-100 bei Nitrifikation-Denitrifikation),
Dioxine 0,1 ng iTEQ/l, Hexachlorbenzol + Pentachlorbenzol 1 g/l, Hexachlorbutadien 1 g/l.
Die BVT für Nebenprodukte (Rückstände) bestehen in der Minimierung der Entstehung solcher
Stoffe durch Wahl geeigneter Katalysatoren und Betriebsbedingungen und der weitestgehenden
Wiederverwendung der Nebenprodukte als Einsatzgut.
Die BVT für Abfälle bestehen in der Verringerung des Abfallaufkommens und der Rückführung
von Abfällen in den Prozesskreislauf. Als BVT für den bei der Abwasserbehandlung
anfallenden Schlamm und den beim EDC-Cracken anfallenden Koks gelten die Verbrennung in
einer
speziell
dafür
vorgesehenen
Verbrennungsanlage
oder
einer
Sonderabfallverbrennungsanlage.
„Beispiel“-Prozess: Toluylendiisocyanat (Kapitel 13)
Allgemeine Informationen: Isocyanate, insbesondere Toluylendiisocyanat (TDI), sind für die
Herstellung von Polyurethanen von wirtschaftlicher Bedeutung (z. B. für flexible Schäume,
Kunststoffe und Lacke für Möbel, PKW und Konsumgüter). 1991 lag die weltweit vorhandene
TDI-Produktionskapazität bei schätzungsweise 940 kt. Im Jahre 2001 betrug die
xxv
Executive Summary – LV Organic Chemicals
Produktionskapazität in Europa 540 kt/a. Zu den Herstellerländern gehören Belgien,
Deutschland, Frankreich und Italien.
Angewandter Prozess: Die einzelnen Produktionsschritte bei der Herstellung von TDI umfassen
die Nitrierung von Toluol, die Hydrierung von Dinitrotoluol (DNT) sowie die Phosgenierung
des entstehenden Toluylendiamins (TDA) in einem Lösemittel. Auf Grund der
Reaktionsfreudigkeit der Isocyanatgruppen und der Möglichkeit von Nebenreaktionen spielen
die während der Phosgenierung angewandten Reaktionsbedingungen eine wichtige Rolle.
Verbrauch / Emissionen: Als Einsatzgut werden vor allem Toluol und Nitriersäure (zur Bildung
des Zwischenproduktes-DNT), Wasserstoff (für die Hydrierung von DNT zu TDA) und
Phosgen (für die Phosgenierung von TDA zu TDI) verwendet. Die Prozesslösemittel und
Katalysatoren werden größtenteils wiederverwendet. Zu den hauptsächlichen Luftschadstoffen
zählen organische Verbindungen (z. B. Toluol, TDA, Lösemittel), NOx und HCl. Organische
Verbindungen (z. B. Nitroaromaten) und Sulfate machen den Hauptanteil der Wasserschadstoffe
aus. Im Hydrierprozess fallen Destillationsrückstände und verbrauchte Katalysatoren an. In der
Phosgenierungsanlage entstehen Destillationsrückstände, kontaminierte Lösemittel sowie
Aktivkohle, die durch Verbrennung entsorgt werden.
Beste verfügbare Techniken: Die als BVT geltende Prozessgestaltung basiert auf der
Phosgenierung des Toluols.
BVT für Verbrauch und Wiederverwendung:
 Optimierung der Wiederverwendung von Chlorwasserstoff und Schwefelsäure (Herstellung
von DNT)
 Optimierung der Wiederverwendung der aus der exothermen Reaktion (ohne
Beeinträchtigung der Optimierung der Ausbeute) und aus der Abgasverbrennung (z. B.
rekuperative Verbrennungsanlage) stammenden Energie.
Als BVT für Abgase gelten die Behandlung mit Wäschern (insbesondere zur Eliminierung von
Phosgen, Chlorwasserstoff und VOC) oder die thermische Verbrennung der organischen
Verbindungen und Stickstoffoxide. Niedrige Konzentrationen an organischen Verbindungen
können mit Hilfe anderer Techniken wie beispielsweise durch den Einsatz von Aktivkohle
behandelt werden. Stickstoffoxide können auch durch eine Teiloxidation minimiert werden. Als
BVT gelten auch jede gleichwertige Kombination der Behandlungsverfahren. Mit diesen
Techniken werden die folgenden Emissionskonzentrationen (als Stundenmittelwerte)
erzielt: <0,5 mg/m³ Phosgen, <10 mg/m³ Chlorwasserstoff, und bei der Verbrennung <20 mg
Gesamtkohlenstoff/m³.
Dem BVT-Stand für das aus der Nitrierung stammende Abwasser entsprechen folgende
Maßnahmen:
 Reduzierung des Abwasseranfalls und der Nitrat- / Nitritemissionen durch Optimierung des
DNT-Prozesses (Abwasservolumen < 1 m3/t)
 Maximale Wiederverwendung des Prozesswassers
 Entfernung der nitroaromatischen Verbindungen (DNT, Di/Tri-Nitrokresole) zur
Verminderung der organischen Last (< 1 kg TOC /t DNT) und zur Gewährleistung der
biologischen Abbaubarkeit (>80 % Eliminierung im Zahn-Wellens-Test). Abschließende
biologische Behandlung zwecks Entfernung des CSB/TOC und Nitrats
 Verbrennung (statt Abwasservorbehandlung und biologischer Behandlung).
Dem BVT-Stand für das bei der Hydrierung erzeugte Abwasser entsprechen folgende
Maßnahmen:
 Entfernung der nitroaromatischen Verbindungen durch Strippen, Destillation und/oder
Extraktion der Abwässer
 Wiederverwendung des vorbehandelten Prozesswassers. Abwasservolumen < 1 m3/t TDA
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Executive Summary – LV Organic Chemicals

Verbrennung (statt Abwasservorbehandlung und biologischer Behandlung).
Dem BVT-Stand für das bei der Phosgenierung erzeugte Abwasser entsprechen folgende
Maßnahmen:
 Optimierung des Prozesses zwecks Verminderung der TOC-Last auf <0,5 kg/t TDI vor der
biologischen Behandlung.
Als BVT für die Anlagensicherheit gelten das teilweise Containment der gefährlichsten
Anlagenteile des Phosgenierungsprozesses oder Maßnahmen zur Minderung (z. B. Dampf/Ammoniakvorhang) störfallbedingter Phosgenemissionen.
In den Abschließenden Bemerkungen (Kapitel 14) des BVT-Merkblatts wird ausgeführt, dass
der Informationsaustausch auf dem Gebiet der organischen Grundchemikalien im Allgemeinen
sehr erfolgreich war. Es wurde ein hohes Maß an Übereinstimmung erzielt und das vorliegende
Dokument enthält keine Meinungsunterschiede („split views“). Eine Vielzahl von
Informationen wurde zur Verfügung gestellt, die Beteiligung seitens der Branche und der
Mitgliedstaaten war groß. Auf Grund der großen Vielfalt von LVOC-Prozessen enthält das
BVT-Merkblatt keine eingehende Untersuchung der gesamten Branche, sondern stellt einen
guten ersten Versuch dar, die BVT allgemein und für die „Beispiel“-Prozesse zu definieren.
Als Schlüsseltermine für den Informationsaustausch gelten der „Pariser Workshop“ im Jahre
1997, das “Kick-Off“-Treffen der technischen Arbeitsgruppe im April 1999 und ihr zweites
Treffen im Mai 2001. Die Erarbeitung des BVT-Merkblatts dauerte länger als ursprünglich
vorgesehen, da bei einigen Mitgliedern der technischen Arbeitsgruppe Verzögerungen beim
Sammeln von Daten und ihrer Ausarbeitung auftraten. Ein erster Entwurf wurde im Juli 2000
herausgegeben. In der technischen Arbeitsgruppe gab es dazu fast 800 Anmerkungen, die alle
auf elektronischem Wege eingingen. Dadurch ließen sich die Anmerkungen viel einfacher
bearbeiten, und wenn diese dann ihrerseits in Übereinstimmung mit den jeweiligen
Entscheidungen des Europäischen Büros für die integrierte Vermeidung und Verminderung der
Umweltverschmutzung mit Anmerkungen versehen waren, war leicht nachvollziehbar, wie und
weshalb Anmerkungen berücksichtigt wurden. Ein zweiter Entwurf des BVT-Merkblatts wurde
im Dezember 2000 herausgegeben . Zu diesem Entwurf gingen 700 Stellungnahmen ein.
Die wichtigsten Diskussionspunkte ergaben sich im Zusammenhang mit der Übereinstimmung
bei den allgemeinen BVT für Luft- und Wasserschadstoffe, die ausreichend flexibel sind, um
alle LVOC-Prozesse abzudecken, aber auch ausreichend spezifisch, um als Grundlage für
Genehmigungsverfahren zu dienen. Hinderlich waren die fehlenden Emissions- / Kostendaten
und die Tatsache, dass gleichzeitig an horizontalen BVT-Merkblättern gearbeitet wurde (vor
allem am Merkblatt für „Abwasser- und Abgasbehandlung und -management in der chemischen
Industrie“).
Im Rahmen des Informationsaustauschs wurden über 150 technische Unterlagen eingereicht,
und die Informationen verteilten sich relativ gut auf die zur LVOC-Branche gehörenden
Teilsektoren. Die Kapitel des BVT-Merkblatts, in denen die „Beispiel“-Prozesse abgehandelt
werden, sind zum Gutteil den vom CEFIC eingereichten Berichten und deren erheblichen
Bemühungen zu verdanken, die europäischen Prozessübersichten zu koordinieren (oft zum
ersten Mal). Weitere wichtige Beiträge gingen aus Deutschland, Finnland, Italien, Niederlanden,
Österreich, Schweden und dem Vereinigten Königreich ein, wobei die Reihenfolge, in der diese
Länder hier genannt sind, nichts mit der Bedeutung der eingereichten Beiträge zu tun hat.
In dem „Workspace“ der Mitglieder auf der EIPPCB-Website waren über
140 Arbeitsdokumente gestellt worden, auf die bis zum Zeitpunkt der zweiten Tagung der
technischen Arbeitsgruppe (Mai 2001) bereits insgesamt über 1000 Mal zugegriffen wurde.
Dies zeigt, dass die technische Arbeitsgruppe äußerst aktiv war und sie von dem elektronischen
Forum zum Austausch von Informationen, den der „Workspace“ der Mitglieder bietet, eifrig
Gebrauch gemacht hat.
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Executive Summary – LV Organic Chemicals
Im LVOC-Sektor kommen bewährte Prozesse zum Einsatz. Im Kapitel Neue Verfahren
(Kapitel 15) finden sich keine Informationen zu irgendwelchen unmittelbar bevorstehenden
technologischen Veränderungen. Eine Überarbeitung des BVT-Merkblatts scheint nicht auf der
Tagesordnung zu stehen, doch sollte diese Frage auf der Grundlage der mit dem BVT-Merkblatt
gesammelten Erfahrungen geprüft werden (insbesondere was das Kapitel zu den allgemeinen
BVT anbelangt). Es wird empfohlen, im Rahmen des zukünftigen Informationsaustauschs noch
eine Reihe weiterer Themen zu berücksichtigen:
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Zur Veranschaulichung dienende Prozesse – besonderes Augenmerk sollte den Prozessen
für die Herstellung von 2-Ethylhexanol, Phenol, Adipinsäure und wichtiger LVOCProdukte, wie zum Beispiel Ethylbenzol, Styrol und Propylenoxid gelten. Ferner wird
empfohlen, den TDI-Prozess vertiefend zu behandeln und die Auswahl weiterer „Beispiel“Prozesse zu prüfen.
Schnittstelle zu anderen BVT-Merkblättern – Überprüfung des LVOC-BVT-Merkblatts auf
Lücken / Überschneidungen nach Vorliegen einer vollständiger Reihe von horizontalen
BVT-Merkblättern und BVT-Merkblättern für die chemische Industrie.
Gesamtabwasserbewertung – könnte für LVOC-Abwässer aussagekräftiger sein.
Emissions- / Verbrauchsdaten - Sammlung weiterer quantitativer Daten und Festlegung von
Methoden zum Umweltbenchmarking.
Kostendaten – Sammlung weiterer Kostendaten und Unterstützung bei der Entwicklung
einer Umrechnungsmethode für Standardkosten.
Andere Schadstoffe / Probleme – Beschaffung weiterer Informationen zu Erschütterungen,
Lärm, Stilllegung und Unfallverhütung.
Chemische Strategie – Untersuchung, welche Schnittstellen sich zwischen dem BVTMerkblatt und der Strategie der EU für die Verminderung von mit Chemikalien
zusammenhängenden Risiken ergeben.
Trennung von Dokumenten für die „Beispiel“-Prozesse – Überprüfung der Frage, ob es
besser ist, das BVT-Merkblatt in ein „allgemeines“ Kerndokument und eine Reihe
ausführlicher Dokumente für „Beispielprozesse“ zu trennen.
Klassifikationssystem für Luftschadstoffe – es wird empfohlen, dass die GD Umwelt die
Notwendigkeit der Entwicklung eines europäischen Standardklassifikationssystems für
Luftschadstoffe prüft.
Größere Aussagekraft der „Beispiel“-Prozesse – Überprüfung der Frage, ob die nur sehr
allgemein gehaltenen Prozessbeschreibungen und die allgemeinen BVT erweitert werden
sollten, damit mehr Informationen zu nicht beschriebenen „Beispiel“-Prozessen
bereitgestellt werden.
Die Biotechnologie wird als ein Gebiet empfohlen, auf dem weitere Forschungs- und
Entwicklungsarbeiten durchgeführt werden müssen.
Höchstzulässige Leckageraten für die Verminderung der flüchtigen Emissionen – Prüfung
der unterschiedlichen Ansichten des CEFIC und der Niederlande mit dem Ziel, zu einem
gemeinsamen Standpunkt zu gelangen.
Die Europäische Gemeinschaft initiiert und fördert durch ihre FTE-Programme eine Reihe von
Vorhaben, die saubere Technologien, neue Abwasseraufbereitungstechniken und Managementstrategien betreffen. Diese Vorhaben können potentiell einen wichtigen Beitrag zu künftigen
Überarbeitungen des BVT-Merkblatts leisten. Die Leser werden daher gebeten, das Europäische
Büro für integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung EIPPCB über
etwaige Forschungsergebnisse zu unterrichten, die im Hinblick auf dieses Dokument relevant
sind (s.a. Vorwort).
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